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分享 網管 - 科學新知 | 2023-11-29 | 點閱數: 160

作者  | 發布日期 2023 年 11 月 24 日 12:28

超高能宇宙射線「天照粒子」撞擊地球!起源竟來自宇宙空洞link to alt=超高能宇宙射線「天照粒子」撞擊地球!起源竟來自宇宙空洞 https://sec235.cyc.edu.tw/uploads/tadnews/image/Amaterasu-particle-800x494.jpg title=超高能宇宙射線「天照粒子」撞擊地球!起源竟來自宇宙空洞


 

2021 年,一個高能量粒子從太空墜落到地球表面,攜帶高達 244 EeV 能量,成為迄今已知能量第 2 高的宇宙射線。科學家將之命名為天照粒子,追溯起源還發現它來自宇宙大尺度空洞結構,科學家目前不清楚是什麼物體、機制催生出能量如此高的宇宙射線。

 

當強大宇宙射線撞擊地球大氣層氣體分子,會衰變成各種高能粒子並被地面望遠鏡偵測,透過追蹤這些粒子來源,研究人員能估計原始宇宙射線威力有多大。

多年來,許多有趣粒子推動了物理學領域進展,例如有「上帝粒子」之稱的希格斯玻色子(賦予其他粒子質量)、被暱稱為「天啊粒子( Ohmy God particle )」的超高能宇宙射線( ultra-high-energy cosmic ray , UHECR )。

Ohmy God 粒子於 1991 年 10 月 15 日在美國猶他州杜格威試驗場被複眼相機探測到,迄今仍是觀測已知最高能量宇宙射線,能量達 320 EeV ,動能相當於棒球以每小時 100 公里速度移動,挑戰當時有關宇宙射線起源與傳播的理論。

最近日本大阪公立大學天文學家 Toshihiro Fujii 領導的團隊宣布,望遠鏡陣列實驗於 2021 年 5 月 27 日檢測到迄今已知能量第 2 高的超高能宇宙射線,達 240 EeV ,比人造粒子加速器產生的最強粒子能量高百萬倍,以日本太陽女神之名命為「天照粒子( Amaterasu particle )」。

天照粒子來源神秘

多數宇宙射線由質子組成,攜帶各種能量穿越太空,但極高能量的宇宙射線粒子勢必經過某種東西加速。被加速到超過 100 EeV 能量的粒子每世紀僅有 1 個會抵達地球,超過 200 EeV 更加稀有,而單純的超新星事件也辦不到這種加速節奏,因此至今仍不清楚 Ohmy God 粒子是什麼類型粒子,研究人員也僅能確認天照粒子來自銀河系外。

而研究人員回溯路徑後發現天照粒子更加神秘:它的入射方向與任何已知劇烈天文物體都不相符,或者說太陽系 1.6 億光年範圍內,未檢測到任何強度足以產生天照粒子的物體。

希臘克里特大學天文物理學家 Vasiliki Pavlidou 表示,天照粒子實際上來自宇宙大尺度結構中幾乎沒有星系存在的空洞,該區域沒有已知星系、星雲或其他結構。

雖然宇宙射線有可能起源自他處,被其他大質量物體磁場偏轉後才指向我們,但研究人員表示超高能宇宙射線比能量較低的宇宙射線更難被偏轉。

目前還不清楚什麼物體、機制產生如此強大的宇宙射線,幾個可能來源包括超新星爆炸、黑洞合併、脈衝星、或者銀河系邊緣一個尚未發現的天體。

新論文發表在《科學》( Science )期刊。

(首圖來源:大阪公立大學