《科學》：超新星殘骸好比粒子加速器

　　這一發現將提供有關一些宇宙中更為神秘現象的解釋

　　超新星遺骸就像是一臺巨大且超級有效的粒子加速器。

　　(圖片提供:ESO/Eveline Helder等/NASA/Chandra CXC)

　　天文學家如今證實，一顆超新星——巨恒星爆發后形成的天體——向太空中投射的沖擊波能夠產生攜帶著巨大能量的宇宙射線粒子。這一發現將為天文學家和物理學家提供有關一些宇宙中更為神秘現象的解釋。研究人員在6月26日出版的美國《科學》雜志上報告了這一研究成果。

　　10多年來，天文學家一直懷疑超新星沖擊波的作用相當于一臺巨大的粒子加速器。其基本理論是這樣的：隨著一顆死亡恒星的殘骸以3000萬公里每小時的速度呼嘯著飛入太空，它通過與所謂的星際介質(ISM)的相互作用而形成了一股沖擊波。沖擊波中的質子被ISM的巨大磁場所捕獲，而磁場又將這些質子彈回恒星殘骸。然而恒星殘骸卻有自己的磁場，因此 又會排斥這些質子。

　　質子的每一次反彈都會積聚更多的能量，最終，這場在磁場中進行的“網球比賽”將質子加速至近乎光速。在擺脫了恒星殘骸的束縛并進入宇宙空間后，一些質子會最終進入地球的大氣層。這些微粒的能量是如此強勁，以至于宇航員曾報告說，即便他們閉上眼睛也能夠看到閃光——這是由單個質子擊中視網膜所致。

　　日前，一個國際天文學家研究團隊終于在一股沖擊波中觀測到質子的加速過程。利用設置在智利Paranal的甚大望遠鏡以及美國宇航局(NASA)的錢德拉航天器，研究人員在距離地球8200光年的圓規星座方向觀測到一個超新星殘骸所釋放的X射線和可見光。經過幾年的工作，這項觀測讓他們得以計算出位于沖擊波前端和后部的質子的能量。

　　主持這項研究的荷蘭烏得勒支大學物理學家Eveline Helder說，研究結果表明，恒星殘骸的能量正如研究人員所料想的那樣加速了質子的運動。當談到沖擊波中的質子速度時，她表示：“我們并沒有想到沖擊波的速度會如此之高。”基于這一速度，研究小組斷定，在沖擊波的能量中，將有超過一半用來加速質子，而非產生熱量。

　　美國羅利市北卡羅來納州立大學物理學家Donald Ellison認為，這是一篇非常重要的論文。他說：“它證明了之前的預言，即沖擊波是一部極為有效的質子加速器。”并且它將“改進我們對于一些宇宙中更為怪異的現象的理解”，例如伽馬射線暴和類星體——與超新星類似，它們都能夠產生巨大的沖擊波。

　《科學時報》 (2009-6-29 A3 國際)

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