宇宙中最強大的宇宙射線終于可以解釋

在我們銀河系的某個地方，有引擎能夠將原子碎片驅動到光速以內的速度。

恒星的爆炸性死亡似乎是尋找這些高能宇宙子彈來源的自然場所，但當涉及到最強大的粒子，研究人員對此表示懷疑。

一個小型國際物理學家團隊的數(shù)值模擬可能仍然挽救了宇宙射線在最高能量下發(fā)射的超新星理論，這表明在短暫的時期，坍縮的恒星仍可能成為宇宙中最極端的加速器。

為一個多世紀，科學家們掃描了天空可能造成此事的現(xiàn)象感謝相對持續(xù)的原子核雨和偶爾遍布我們星球的電子。

簡單地跟隨它們的軌跡，就像在海灘上撿起一個瓶子，然后望向地平線尋找它的家。大多數(shù)宇宙射線的電荷使它們受到整個銀河系及更遠地區(qū)的湍流磁場海洋的擺布，使研究人員不得不尋找其他線索。

在幾千光年之外的銀河系后院，被稱為第谷星的歷史性超新星已經(jīng)研究了能夠加速帶電粒子的物理跡象。

1572 年，天文學家對這顆恒星的突然變亮感到驚嘆，現(xiàn)在人們認為這是一顆白矮星在熱核災難中結束生命的最后歡呼。當它的核心在自身重量下坍塌時，熱量和輻射的爆發(fā)猛烈撞擊周圍氣體的外殼，產(chǎn)生了巨大的磁場。

2023 年研究人員發(fā)表了他們對這些磁場的分析，發(fā)現(xiàn)它們產(chǎn)生宇宙射線的能力“明顯小于”現(xiàn)有模型的預期。

雖然這并不排除坍縮恒星作為潛在粒子加速器，這確實引發(fā)了關于它們能提供多少電力的問題。

時不時地，地球被一些真正的怪物– 粒子最高可達一千倍比我們自己的技術所能產(chǎn)生的任何東西都更強大。這些 peta-electronvolt （PeV） 能量是被稱為 PeVatrons 的假想宇宙引擎的工作。

根據(jù)德國波茨坦大學的天體物理學家羅伯特·博澤（Robert Brose）、西班牙能源、環(huán)境和技術研究中心的尤里·蘇什（Iurii Susch）和都柏林高等研究所的喬納森·麥基（Jonathan Mackey）的說法，垂死的恒星可能就是科學家們一直在尋找的神秘的PeVatrons。

要讓它發(fā)揮作用，垂死的恒星首先需要咳出足夠的物質，在自身周圍形成一個致密的外殼。然后，在超新星出現(xiàn)的那一刻，快速膨脹的沖擊波撞擊這個密集的環(huán)境，產(chǎn)生必要的磁湍流，將原子核和電子鞭打到 PeV 級的加速度。

他們聲稱，關鍵因素是時間——只有在它的頭十年或二十年里，周圍的殼層密度才足以提供粒子達到最高能量所需的湍流量。

“只有非常年輕的超新星殘余物在致密環(huán)境中演化，才可能滿足將粒子加速到 PeV 能量的必要條件，”該團隊寫.

如果第谷的恒星再屏住呼吸幾個世紀，天體物理學家可能會記錄到一場最高星等的宇宙射線雨。

也許在不久的將來，附近另一顆恒星的猛烈結局可能會給我們提供他們需要的機會，一勞永逸地解開 PeVatrons 的復雜之謎。

這項研究已被接受發(fā)布天文學與天體物理學.

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