近日，中日合作團(tuán)隊(duì)利用我國西藏羊八井ASγ實(shí)驗(yàn)陣列，在國際上首次發(fā)現(xiàn)距地球2600光年的超新星遺跡SNR G106.3＋2.7發(fā)射出超過100TeV（100萬億電子伏特）的伽馬射線。這些伽馬射線可能是被SNR G106.3＋2.7中的激波加速到PeV（比地球上人造加速器的最高能量高100倍）的宇宙射線與附近的分子云碰撞產(chǎn)生的。SNR G106.3＋2.7因此成為銀河系中第一個候選的“拍電子伏特宇宙線加速器”（“PeVatron”），為解開超高能宇宙射線的起源之謎打開了重要窗口。相關(guān)觀測結(jié)果于北京時間3月2日零時在《自然？天文》正式發(fā)表。
自1912年發(fā)現(xiàn)宇宙射線以來，超高能宇宙線的起源問題至今未解，是一個世紀(jì)之謎。將宇宙射線加速到PeV能量的天體源被稱為“PeVatron”，并被認(rèn)為應(yīng)該存在于銀河系中。但是，由于宇宙射線帶電荷，它們在傳播的過程中會受到銀河系磁場的偏轉(zhuǎn)，到達(dá)地球時的方向已經(jīng)不再指向源頭了，因此無法通過宇宙線的方向來尋找“PeVatron”。
幸運(yùn)的是，宇宙射線在其源頭被加速后可能與附近的分子云發(fā)生碰撞，產(chǎn)生中性π介子，隨后π介子衰變產(chǎn)生能量約為母體宇宙射線能量十分之一的伽馬射線（這類伽馬射線被稱為是“強(qiáng)子起源”）。由于伽馬射線不帶電荷，沿直線傳播，因此觀測到的伽馬射線到達(dá)方向就是該天體源方向，借此可以尋找“PeVatron”。
據(jù)介紹，判斷一個天體源是否是宇宙線“PeVatron”，主要有三條判據(jù)：1）該天體源發(fā)出的伽馬射線能量超過100TeV；2）伽馬射線發(fā)射區(qū)與分子云的位置一致；3）能夠排除超高能伽馬射線產(chǎn)生于脈沖星及其風(fēng)云高能電子的可能性，即排除“輕子起源”。
此前，世界上還沒有任何一個實(shí)驗(yàn)組找到同時滿足以上三個條件的天體。美國的VERITAS成像切倫科夫望遠(yuǎn)鏡在TeV能區(qū)和美國費(fèi)米伽馬射線空間望遠(yuǎn)鏡在GeV能區(qū)都已觀測到來自于SNR G106.3＋2.7的伽馬射線，但它們對100TeV以上能區(qū)的伽馬射線觀測靈敏度不夠。最近美國的HAWC實(shí)驗(yàn)在40TeV－100TeV能區(qū)觀測到伽馬射線，但其觀測到的100TeV伽馬射線輻射區(qū)位置精度較低，不足以排除伽馬射線的“輕子起源”。
此次，中日合作團(tuán)隊(duì)通過有效時間2年的觀測，測量到了來自SNR G106.3＋2.7方向的超過100TeV的超高能伽馬射線，發(fā)現(xiàn)這些伽馬射線的空間分布與附近分子云的分布比較接近，而與這個區(qū)域內(nèi)存在的脈沖星及其風(fēng)云關(guān)聯(lián)較弱。對這些觀測結(jié)果的一個合理解釋是：質(zhì)子在SNR G106.3＋2.7附近被激波加速到PeV能區(qū)，然后與附近的分子云碰撞產(chǎn)生中性π介子，隨后π介子衰變產(chǎn)生超高能伽馬射線。這樣，G106.3＋2.7就成為銀河系中的一個“PeVatron”候選體，為解開超高能宇宙線起源的世紀(jì)之謎打開了一個寶貴的窗口。
（源自經(jīng)濟(jì)日報(bào)新聞客戶端 2021年3月5日版 原地址：https://proapi.jingjiribao.cn/detail.html?id=328679&user_id=129909&source=wechat_friend）
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