天文學家發現銀河系中心和宇宙射線海的巨大「屏障」 ,有某種神秘物體阻止宇宙射線進入銀河系的中心

藝術家根據費米伽馬射線望遠鏡的觀測數據,繪制的銀河系中心圖像(圖源:美國宇航局戈達德)

一項最新研究表明,銀河系中心可能比天文學家的想象還要離奇。

為了這項研究,中國科學院南京分院的一個研究小組調查了一張放射性伽馬射線地圖。伽馬射線是宇宙中光的一種形式,且能量最高。當極端高速粒子即宇宙射線,與普通物體相撞,在我們星系里面和周圍發生爆炸時,這種伽馬射線就產生了。

該地圖顯示,銀河系中心附近似乎有某種神秘物體,將粒子加速到令人震驚的速度,非常接近光速,并且在銀河系的中心外部產生大量的宇宙射線和伽馬射線。然而,該研究小組發表在11月9日《自然通訊》雜志上的報告指出:即使銀河系中心將高能輻射的風暴不斷吹向太空,銀河系核心附近的神秘物質也能阻止大部分來自宇宙其他地區的宇宙射線進入銀河系中心。

研究人員把這種效應表述為一個隱形的「屏障」,包裹著銀河系中心,致使那里的宇宙射線密度遠遠低于我們銀河系其他地方的基線水平。換句話說,宇宙射線能夠從銀河系中心出來,卻很難進入。

但是這些宇宙射線屏障是如何運行的,或為什麼會存在,仍然是個謎。

藏身銀河系中心的怪物

我們的銀河系中心位于人馬座,距離地球約26,000光年。那是個擁擠而富集塵埃的地方,因為每光年容納的恒星數量是整個銀河系的100多萬倍,并且這些數量龐大的恒星被一個巨大的黑洞包裹著,該黑洞的質量為太陽的四百萬倍。

科學家對此早有懷疑,這個名為人馬座A*的黑洞,或許就是銀河系中心的那個物體,這個物體把質子和電子加速到接近光速,產生宇宙射線,射穿整個銀河系,并進入星系間空間。這些射線在我們整個銀河系磁場中傳播,創造了一種高能粒子海洋,密度均勻地分布在銀河系中,這個穩定的粒子湯被稱為宇宙射線海。

在新的研究中,研究者把射線海中的宇宙射線密度,和銀河系中的宇宙射線密度進行了比較。宇宙射線不能被直接看見,但科學家可以在宇宙的伽馬射線地圖里發現它們的蹤跡,這個地圖非常有效地顯示了宇宙射線與某種類型的物體會在何處相撞。

對費米大面積望遠鏡的觀測數據進行分析,研究小組證實了銀河系中心確實有某種物體,充當巨型粒子加速器,向銀河系射出宇宙射線。人馬座A*就是可能的罪魁禍首之一,因為理論上,黑洞仍然可以向太空射出一些粒子的,即使它們吞噬周圍的一切物質。《生活科學》雜志之前有報道過:古代超新星的殘余,甚至來自許多聚集在銀河系中心的恒星的強烈恒星風。

然而,地圖也揭示了這個神秘屏障有某個清晰的節點,該節點顯示了宇宙射線的密度在銀河系中心的邊緣大幅下降。造成這種現象的來源更難確定,研究人員說,也許與我們銀河系密集核心附近的磁場混亂相關。

例如,研究小組在論文中提出,聚集在銀河系中心附近濃密的塵埃和氣體云可能自身發生坍塌,壓縮了該處的磁場,從而產生了防宇宙射線屏障,或者可能是來自銀河系中心的大量恒星的恒星風正在反擊宇宙射線,如同太陽風一樣。

我們銀河系深處到底有什麼樣離奇的故事有待科學家們進一步的探索研究。


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