科學家在銀河系中心探測到的最強伽馬射線

盡管我們銀河系的超大質量黑洞相對平靜，但它所在的銀河系中心并不是一個平靜的地方。它的極端位置充斥著最貼切的史詩般規模的惡作劇。

現在，它可以在其 japes 列表中添加一個名為 PeVatron 的強大宇宙加速器。墨西哥高山上的一個天文臺記錄了從靠近銀河系中心的單個點重復發射的一些有史以來最高能量的伽馬射線。

這個名為 HAWC J1746-2856 的源頭的性質尚不清楚——但在七年的時間里，高海拔水切倫科夫 （HAWC） 天文臺記錄了 98 次能級超過 100 太電子伏特的伽馬射線事件。

“這些結果是銀河系中心的一瞥，其能量比以往任何時候都高出一個數量級，”物理學家帕特·哈丁 （Pat Harding） 說洛斯阿拉莫斯國家實驗室。

“這項研究首次證實了在銀河系中被稱為銀河中心脊的位置存在超高能伽馬射線的 PeVatron 源，這意味著銀河系中心是宇宙中一些最極端物理過程的所在地。”

PeVatron 是宇宙射線（主要是帶電質子和幾乎以光速在太空中流動的原子核）和巨大的天然粒子加速器混合時得到的。超新星殘骸、恒星誕生以及超大質量黑洞周圍的強大磁場等環境可能是 PeVatrons。

如果粒子加速器足夠強大，它可以將宇宙射線加速到極高的能量，達到太電子伏特范圍 – 即一萬億電子伏特。

盡管它們的力量很大，但這種高能加速器并不容易找到。

“很多這樣的過程是如此罕見，你不會期望它們發生在我們的星系中，或者它們發生在與我們星系的大小無關的尺度上。”哈丁解釋說.“例如，一個黑洞吃掉另一個黑洞，這將是一個只有在我們銀河系之外才會發生的事件。”

當加速的宇宙射線由于與太空中的其他物體（如磁場或塵埃云）相互作用而突然減速時，它攜帶的能量以伽馬輻射的形式釋放。

伽馬輻射在地球大氣層中傳播不遠，這意味著我們無法直接從地面探測到它們。

然而，當它們進入我們的大氣層時，它們與其他分子的相互作用會分散其強大的能量，將它們分解成一陣無害、低能量的粒子雨。這些可以使用 HAWC 等地下 Cherenkov 探測器進行檢測。然后，物理學家可以重建 gamm產生流星雨的光線，甚至能弄清楚它來自天空中的哪個位置。

HAWC 對太電子伏特能量特別敏感，它已經取得了幾項突破性檢測，包括首次檢測到來自太陽的 TeV 伽馬射線.

由馬里蘭大學物理學家 Sohyoun Yu Cárcaron 領導的一個團隊在 2,546 天收集的大量 HAWC 數據中發現了 PeVatron 的跡象。而且，有趣的是，其中 98 個信號似乎來自銀河系中心的同一個點源。

該加速器被命名為 HAWC J1746-2856，它噴出了從銀河系中心觀察到的最強大的發射。

該團隊尚未縮小 HAWC J1746-2856 的身份范圍，沒有已知的超新星殘骸與源的位置相吻合。附近有兩樣東西可能是造成發射的原因——星系圍繞其旋轉的超大質量黑洞，人馬座 A*;以及一個名為 HESS J1746-285 的已知但身份不明的伽馬射線發射器，靠近一個被稱為無線電弧.

盡管研究人員無法辨別來源的性質，但他們的發現證實了銀河系中心存在 PeVatron。

結果還告訴我們一些其他事情。例如，他們揭示了星系中心的宇宙射線密度高于銀河系的平均密度，這表明該區域有新鮮加速的質子來源。

但我們可能不得不等待下一代切倫科夫探測器的觀測結果，以幫助解開 HAWC J1746-2856 的奇怪之謎。

該研究已發表在天體物理學雜志快訊.

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