超高能粒子落向地球;它的来源是个谜

研究人员发现了有史以来落向地球的最高能量粒子之一。宇宙射线是来自太阳等太空来源的高能粒子,但最近的探测结果比我们银河系甚至更遥远的已知来源所能解释的任何东西都更强大。该粒子的能量为 2.4 x 10 20 eV,是粒子对撞机中产生的粒子能量的数百万倍。

超高能宇宙射线天文学的艺术家插图,旨在阐明极高能现象。
超高能宇宙射线天文学的艺术家插图,旨在阐明极高能现象。大阪都立大学/京都大学/武重龙之介

此次探测是在 2021 年 5 月使用位于犹他州盐湖城附近的望远镜阵列设施进行的。它拥有 500 个表面探测器,分布在 300 平方英里的沙漠中,旨在探测宇宙射线事件。自2007年以来,它已经观测到了30多条超高能宇宙射线,但这是迄今为止检测到的最强的一次。

它是迄今为止检测到的第二强大的宇宙射线,仅次于 1991 年检测到的一种被称为 Oh-My-God 粒子的宇宙射线。这些事件的奇怪之处在于研究人员不知道它们来自哪里。

“这些粒子能量如此之高,它们不应该受到银河系和银河系外磁场的影响。你应该能够指出它们在天空中来自哪里,”研究人员之一、犹他大学的约翰·马修斯在一份声明中说。 “但就‘天哪’粒子和这个新粒子而言,你追踪它的轨迹到它的源头,却发现没有足够高的能量来产生它。这就是这件事的谜团——到底发生了什么?”

即使是像超新星这样的大事件,其威力也远不足以产生这样的粒子,而该粒子似乎来自银河系边缘的一个被称为“局域空洞”的空旷区域。 “这些事件看起来像是来自天空中完全不同的地方。这并不像是有一个神秘的来源,”另一位研究人员约翰·贝尔兹说。 “这可能是时空结构的缺陷,宇宙弦的碰撞。我的意思是,我只是随口吐槽人们提出的疯狂想法,因为没有传统的解释。”

研究人员希望利用即将推出的设施,例如望远镜阵列的扩展,来发现和研究更多此类事件,并了解其可能的来源。 “这真是一个谜,”贝尔兹说。

该研究发表在《科学》杂志上。


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