近30年最强超高能宇宙射线竟来自一片“虚空”

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原初宇宙线到达地球的大气层中，产生大量次级粒子

科学家探测到近三十年来最强的超高能宇宙射线，但却来自宇宙的一处“虚空”之地，令人困惑不已！

美国犹他州望远镜阵列合作项目的天文学家表示，他们最近探测到了一种无法辨别来源的超高能宇宙射线（UHECR）。有意思的是，这一极其罕见的宇宙射线似乎源自太空中一处几乎空无一物的空间，让研究人员极为困惑。

迷一般的超高能宇宙射线

所谓宇宙射线，是指从太空中飞来的带电粒子，它们不断地撞击地球的大气层，产生一系列的次级粒子。

大多数的宇宙射线都是由太阳或银河系内的恒星发出的，它们的能量并不很高，对我们的生活没有太大的影响。但是，偶尔也会有一些超高能宇宙射线（UHECR）出现，它们的能量是普通宇宙射线的百万倍，甚至超过了人类最强大的粒子加速器所能达到的水平。

这些超高能宇宙射线的来源和物理机制一直是天文学界的一个谜，科学家们认为它们可能与宇宙中最激烈的现象有关，比如黑洞、伽玛射线暴或活跃的星系核。

近30年最强的超高能宇宙射线

此次超高能宇宙射线于2021年5月27日被美国犹他州望远镜阵列探测到，能量高达244艾电子伏特（EeV），相当于一颗网球以每小时100公里的速度飞行时的动能。这是自1991年发现的“哦，我的天啊”粒子（Oh-My-God particle）以来，能量最高的一次宇宙射线事件，后者的能量达到了惊人的320 EeV。

而研究人员也为此次超高能宇宙射线粒子取了个响亮的名字“天照”（Amaterasu），以纪念日本神话中的太阳神。

“当我第一次发现此次超高能宇宙射线粒子时，我以为一定是发生了什么错误，因为它显示出了过去三十年都没有见过的能量水平，”该研究的负责人，大阪市立大学理学部和南部阳一郎理论与实验物理研究所的副教授藤井俊博（Toshihiro Fujii）说。

射线来自一处宇宙空洞？

更让科学家们困惑的是，“天照”粒子的来源方向似乎没有任何可识别的源头。

一般来说，超高能宇宙射线在飞行过程中，会受到星系间磁场的偏转，但是这种偏转应该是很小的，所以它们的来源方向应该能够反映出它们的源头的位置。

但是，当科学家们沿着“天照”粒子的来源方向追溯时，却发现了一个几乎空无一物的宇宙空间，那里几乎没有任何星系或其他已知的可能产生超高能宇宙射线的天体。

科学家在《科学》杂志上发表的研究论文中解释称：“没有发现任何与宇宙射线源头相符的潜在天体，或者任何其他已知的可能是超高能宇宙射线源的天体。相反，宇宙射线的来源方向指向了宇宙大尺度结构中的一个空洞，那里是一个很少有星系存在的区域。”

这意味着，产生“天照”粒子的宇宙射线可能是来自于一些未知的天文现象或者超出标准模型的新奇物理机制。

“这可能表明，宇宙射线受到的磁场偏转比银河系磁场模型所预测的要大得多，或者在局部的星系附近有一个未被发现的源，或者我们对相关的高能粒子物理的理解还不完全，”研究人员说。

藤井副教授表示，他们不会放弃探索这个宇宙之谜，他们将继续利用望远镜阵列和其他更先进的观测设备，对此次高能宇宙射线的源头进行更详细的调查。

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