超高能宇宙射线是来源于银河系外的

关于超高能宇宙射线来源于银河系外的论文由在阿根廷皮尔奥格天文台工作的天文学家们发表。他们的测量采用了统计学上 5.2σ 置信度，由此得出的结论解决了长达几十年之久的关于能量大于1Eev（1018eV）的射线的来源的讨论。

宇宙射线大多数源于从外太空撞击地球的原子核而且能量介于 109eV至1020eV之间。因为它们有电压，宇宙射线因穿越银河系的磁场而偏转。这一过程正如穿透浓雾的随机散落的光线，从而否定了所有关于宇宙射线来源于哪里的论述。

因此，地球上被探测到的宇宙射线均等地来自于各个方向。这让天文学家不禁疑问银河系内的原子是否加速或者它们是否来源于银河系外。

小挠度

尽管方向偏转并非如期般的完美。部分方向的宇宙射线信息可由超高能宇宙射线测量器提取出来，因为这些射线并没有因为磁场影响而像它们的低能量宇宙射线那样偏转。这一结论已由一群国际研究者团队证明。他们研究了抵达地球的超过3万种能量超过8EeV的超高能宇宙射线。

当宇宙射线的粒子与大气中的原子核碰撞，它们产生数以亿计的粒子散落到地球上。皮尔奥格天文台由1600名切伦科夫粒子探测器组成，它们分布于3000平方公里的阿根廷。多个探测器可探测出瀑布式的宇宙射线，而且每个探测器精准地探测出宇宙射线抵达次数从而探测出宇宙射线的方向。宇宙射线的能量取决于切伦科夫探测器接收到的信号密度。

荧光射线

天文台的四个分开区域内放置了27台荧光望远镜。他们用来发现大气中粒子瀑布与氮相互作用时所发射出来的荧光射线。这些信息用来调校切伦科夫探测器测量到的宇宙射线方向和能量的数据。

测量数据显示一半的天空超能量宇宙射线的抵达率比另一半天空高6%左右。而且，超出的那部分主要来源于离银河系中心120度的方向——暗示了星系外起源。收集了这些宇宙射线因银河系的磁场影响而如预期般地弯曲的数据后，研究团队认为粒子来源于邻近星系的高密度宇宙空间。

令人振奋的结果

“我认为这是一则最令人振奋的消息之一。它解决了25年前我与吉姆·克罗宁建立天文台时想要解决的问题，”利兹大学的艾伦·沃森说。他是皮尔奥格天文台的名誉发言人。

因为超高能宇宙射线不是产生于我们的星系，它们很有可能来源于与银河系不相似的星系。沃森指出也许来源于星系如半人马座A。

那些星系有大量的黑洞。黑洞里会喷发相对较强的粒子喷流。沃伦告诉《物理世界》这些喷流的冲击波可加速原子核使它们产生超高能宇宙射线。接下来皮尔奥格天文台将研究是什么类型的原子核组成了超高能宇宙射线。这是天文台下一阶段的任务。这项任务被称为奥格之重，将持续到2025年。它将用塑料闪光体覆盖每个切伦科夫探测器。

塑料闪光体将用来探测宇宙射线瀑布中的μ介子。探测到μ介子的成分将让科学家可分辨出宇宙射线瀑布是由氢原子核还是铁原子核产生的，举个例子来说。不同的原子核有不同的质量和电压。这决定了宇宙射线将被磁场如何弯曲。这些信息将有助于更进一步地了解银河系的磁场——最终将确定超高能宇宙射线的来源。这一研究发表于《科学》杂志。