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外太空高能粒子不斷撞擊地球, 科學家正好拿來研究!

  來自外太空的高能粒子不斷撞擊地球,是天體物理學中最具挑戰性的公開問題之一。最新發表在《皇家天文學會月刊》上的新研究揭示了這些高能粒子的起源。

  100多年前最初發現這一想象時,人們相信宇宙射線是由衝擊波產生的。例如,超新星爆炸產生的射線。在宇宙中能量最大的宇宙射線攜帶的能量是粒子對撞機產生的能量是10到1億倍,比如歐洲核子研究中心的大型強子對撞機。

  蟹狀星雲是近1000年前,也就是公元1054年發生的一次超新星爆炸的遺迹,是天文學史上研究最好的天體之一,也是已知的宇宙射線源。它發出的輻射穿過整個電磁波譜,從伽瑪射線,紫外線和可見光到紅外線和無線電波,天體物理學家可以構造出詳細的模型來嘗試再現這些粒子所釋放出的輻射。

  在新的研究中,由美國亞利桑那大學和德國波爾波茨坦大學的研究人員揭示了蟹狀星雲的電磁輻射流可能起源於不同的方式,根據普遍接受的模型,一旦粒子到達一個激波邊界,由於磁湍流,它們會多次反射回來。在這一過程中,他們獲得了能量,類似於網球在兩個相互靠近的球拍之間彈跳的過程,並被推得更近更接近光速。這樣的模型遵循了1949年義大利物理學家恩里科·費米提出的一個想法。

  研究人員表示,「目前的模型不包括當粒子達到最高能量時發生的情況,只有當我們包含一個不同的加速過程時,在這個過程中,高能量粒子的數量比低能量的速度下降得更快,我們才能解釋看到的整個電磁波譜。這告訴我們,雖然激波是粒子加速的來源,但其機制必須是不同的。新結果代表了我們對宇宙物體中粒子加速的理解的一個重要進展,有助於解釋宇宙中幾乎所有地方都能發現的高能粒子的起源。」

  結論是,在宇宙中粒子的加速過程中,需要一個更好的理解,當粒子的能量變得非常大時,加速度是如何工作的。一些NASA的任務,包括ACE,立體聲和風,都致力於研究太陽表面等離子體爆炸所產生的類似衝擊,並在不久的將來為這些效應提供了重要的見解。



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