冒牌自然老師

這一發現將提供有關一些宇宙中更為神秘現象的解釋
改寫自科學網

超新星遺骸(Supernova Remnant)就像是一台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——巨恒星爆發後形成的天體——向太空中投射的衝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Science》雜誌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(Supernova)衝擊波(shockwave)的作用相當於一台巨大的粒子加速器。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, interstellar medium）的相互作用而形成了一股衝擊波。衝擊波中的質子被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並進入宇宙空間後，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，以至於太空人曾報告說，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於在一股衝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航空暨太空總署（NASA）的錢德拉X射線太空天文望遠鏡(Chandra X-ray Observatory)，研究人員在距離地球8200光年的圓規星座(Circinus)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於衝擊波前端和後部的質子的能量。
 
主持這項研究的荷蘭烏德勒支大學(Utrecht University)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。當談到衝擊波中的質子速度時，她表示：“我們並沒有想到衝擊波的速度會如此之高。”基於這一速度，研究小組斷定，在衝擊波的能量中，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(North Carolina State University)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，即衝擊波是一部極為有效的質子加速器。”並且它將“改進我們對於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衝擊波。
 
（群芳 譯自www.science.com，6月28日）

Science原文論文
Measuring the Cosmic Ray Acceleration Efficiency of a Supernova Remnant
Published Online June 25, 2009
Science DOI: 10.1126/science.1173383
E. A. Helder 1*, J. Vink 1, C. G. Bassa 2, A. Bamba 3, J. A. M. Bleeker 4, S. Funk 5, P. Ghavamian 6, K. J. van der Heyden 7, F. Verbunt 1, R. Yamazaki 8
¹ Astronomical Institute Utrecht, Utrecht University, P.O. Box 80000 NL-3508 TA, Utrecht, The Netherlands.
² SRON Netherlands Institute for Space Research, Sorbonnelaan 2, NL-3584 CA Utrecht, The Netherlands.; Department of Astrophysics, Radboud University Nijmegen, P.O. Box 9010, Nijmegen, The Netherlands.
³ ISAS/JAXA Department of High Energy Astrophysics 3-1-1, Yoshinodai, Sagamihara, Kanagawa 229-8510, Japan.
⁴ Astronomical Institute Utrecht, Utrecht University, P.O. Box 80000 NL-3508 TA, Utrecht, The Netherlands.; SRON Netherlands Institute for Space Research, Sorbonnelaan 2, NL-3584 CA Utrecht, The Netherlands.
⁵ Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, Stanford, CA 94025, USA.
⁶ Space Telescope Science Institute, 3700 San Martin Drive, Baltimore, MD 21218, USA.
⁷ Astronomy Department, University of Cape Town, Private Bag X3, Rondebosch 7701, South Africa.
⁸ Department of Physical Science, Hiroshima University, Higashi-Hiroshima, Hiroshima 739-8526, Japan.