近日，中日合作西藏ASgamma實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)利用我國(guó)西藏羊八井ASgamma實(shí)驗(yàn)陣列發(fā)現(xiàn)迄今為止最高能量的宇宙伽瑪射線，這些宇宙伽瑪射線來(lái)自蟹狀星云方向，能量高達(dá)450 TeV（相當(dāng)于可見(jiàn)光能量的百萬(wàn)億倍），比此前國(guó)際上正式發(fā)表的75TeV的最高能量高出5倍以上。

這標(biāo)志著超高能伽瑪射線天文觀測(cè)進(jìn)入到100 TeV以上的觀測(cè)能段。相關(guān)觀測(cè)結(jié)果將于7月下旬作為亮點(diǎn)文章在《物理評(píng)論快報(bào)》上發(fā)表。

蟹狀星云是位于金牛座的著名超新星遺跡，1054年我國(guó)宋朝的天文學(xué)家詳細(xì)記錄了該超新星爆發(fā)現(xiàn)象，距離地球6500光年左右，其能量來(lái)源是位于其中的高速旋轉(zhuǎn)的脈沖星，即蟹狀星云脈沖星。

蟹狀星云在全電磁波段均具有較高的亮度，因此科學(xué)家在從射電、光學(xué)、X射線直至伽瑪射線的整個(gè)電磁波段對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的觀測(cè)和研究。但是，隨著光子能量的增加，光子流強(qiáng)越來(lái)越低，觀測(cè)也越來(lái)越困難。

此前，國(guó)際上探測(cè)到的最高能量的伽瑪射線為75TeV，是德國(guó)的HEGRA切倫科夫望遠(yuǎn)鏡實(shí)驗(yàn)組觀測(cè)到的。此次中日合作ASgamma實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了24個(gè)100 TeV以上的伽瑪射線事例，超出宇宙線背景5.6倍標(biāo)準(zhǔn)偏差，其中能量最高的約為450 TeV。

研究人員認(rèn)為，這些100TeV以上的高能光子可能是更高能量的電子與周?chē)钪嫖⒉ū尘拜椛涔庾影l(fā)生“逆康普頓散射”的結(jié)果，而超高能電子、正電子則在蟹狀星云的脈沖星風(fēng)云中產(chǎn)生。

我國(guó)西藏羊八井ASγ實(shí)驗(yàn)（左圖：ASγ表面陣列；右圖：地下水切倫科夫探測(cè)器）

由此可以推斷，“蟹狀星云”是“銀河系內(nèi)天然的高能粒子加速器”，與目前世界上最大的人工電子加速器（加速電子最高能量0.2TeV）相比，“蟹狀星云”的電子加速能力至少高了上萬(wàn)倍。

作為西藏羊八井ASgamma實(shí)驗(yàn)的后續(xù)項(xiàng)目，我國(guó)正在四川稻城建設(shè)大面積高海拔宇宙線觀測(cè)站LHAASO，其部分設(shè)備已經(jīng)建成并投入觀測(cè)運(yùn)行。和ASgamma實(shí)驗(yàn)相比，LHAASO的能量范圍和靈敏度要高一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，將把宇宙線物理和超高能伽馬射線天文研究推進(jìn)到一個(gè)新的高度。

文章來(lái)源：科學(xué)解碼

IEEE Spectrum

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