科學(xué)家(jiā)在宇宙發現巨大(dà)天然粒子加速器(qì)

2008/2/12 9:37:00



中新浙江網2月12日電 據國外媒體報道，歐洲航天局(ESA)近日(rì)首次清晰(xī)地觀測到來(lái)自“蛇夫(fū)座”星係團的高能X射綫，這(zhè)表明(míng)該星係團實際上是一個巨大的天然粒子加(jiā)
速器。這一新發現將(jiāng)有助於科學家(jiā)們更好地理解星係團自身的歷史演化進程📂。

　　歐洲航天局軌道(dào)伽馬射綫天文(wén)台探測到了“蛇夫座”星係團的X射綫，由於這些(xiē)X射綫過於活躍，因(yīn)此不太(tài)可能來自於星係團中(zhōng)的惰性熱氣體
。這些X射綫(xiàn)還表(biǎo)明，氣體中蕩漾過巨大的衝擊(jī)波🎫，這使得這(zhè)個星係團成為了一個巨大的(dí)粒(lì)
子加速器。蛇夫星座星係(xì)團中孕育X射綫的(dí)熱氣體出奇的燙(tàng)，溫度高達1億開氏度🌜。

　　4年前，來自(zì)意大利/荷蘭的BeppoSAX衛星的數據表明，在後發座星係團中也(yě)可(kě)能存(cún)在高能(néng)X射(shè)綫的某(mǒu)個(gè)
特殊成(chéng)分(fēn)。瑞士日內瓦大學Integral科學資料中心的(dí)多米尼克-艾克特(tè)說：“之前以已有兩個科研小組在對(duì)這些數據進行分析
，一組發現了這個成分🛳，而另一組卻沒(méi)有。”於是
🎈，艾克特及其同事開展了一項調研活(huó)動
，探索這個神(shén)
秘(mì)的現象
。他們發現，歐洲(zhōu)航天局的軌道伽馬射綫天文台明確探測到(dào)了蛇夫座星係團中有異常高能X射綫(xiàn)的(dí)存在，產(chǎn)生這(zhè)
種X射(shè)綫的方式有兩種，且均包含高能(néng)電子。一種(zhǒng)可能性是，電子被橫穿星係團(tuán)的磁場捕獲，從而繞(rào)磁場綫進行螺綫(xiàn)運動
，以X射綫形式釋放出同步加速器輻(fú)射(shè)。另一種可能性是，電子可能(néng)與宇(yǔ)宙起源時殘留(liú)下(xià)的微(wēi)波碰撞
，發出(chū)X射(shè)
綫的電子🖕。前者(zhě)的電子能量是後者(zhě)電子能(néng)量的10萬倍🃯。

　　研究小組的下一任務就是確(què)定到底哪一(yī)
種猜測是正確的，為此他們(mén)計劃使(shǐ)用射電(diàn)望遠鏡(jìng)
和高能立(lì)體望(wàng)遠鏡係統對蛇夫星座星係團的(dí)
磁場進行測(cè)定。如果通過高能立體望遠鏡係統能看到有來自蛇夫(fū)星座的閃(shǎn)光🏁，天文學家(jiā)們就可以確定同步加速器的猜測是正確的
。當然，電子也極有可能是在被飛越星係團的衝擊波加速(sù)後
，才變得如(rú)
此高能。當兩個星係團相互碰(pèng)撞並合並(bìng)時(shí)
，就會產生衝(chōng)擊波。這裏的問題在於，目(mù)前(qián)
蛇夫星座是如何吞噬掉了(liǎo)其(qí)伴(bàn)星係。在同步加速器模式中(zhōng)，高(gāo)能電子會迅速冷卻，而(ér)在微波(bō)散射模式中，電子冷卻需要花費很長一段時間，因為碰撞可能在過去任(rèn)何時間中發生。

　　不過
，有一個事實是確定無疑的：大(dà)
自然(rán)已經將星係(xì)
團轉變成了一個(gè)強大(dà)的粒子加速器📻，其(qí)功能要(yào)比目前歐洲粒子物理研究所的巨大(dà)核(hé)強子碰撞器強大20倍。研究組成員(yuán)斯蒂芬-帕爾塔尼說🧾：“當然(rán)，與之相比，蛇夫座星係團要大得多🃠，巨大核強子碰(pèng)撞器的(dí)
直徑是27公裏(lǐ)

，而蛇(shé)夫座星係團的(dí)直徑有200萬光年
。”目前世界上功能(néng)最強大的人造核(hé)粒子加速器位於歐洲粒子物理(lǐ)研究(jiū)
所(suǒ)在瑞士粒(lì)子物理實驗室創建的“巨(jù)大核強(qiáng)子碰撞器”
。正如(rú)恒星與行星起源於鬆散的塵埃和氣體雲團一樣，星係(xì)也是起源於(yú)大得(dé)多的凝(níng)結塊(kuài)。當星係(xì)在空間移動時，自身巨大的引力(lì)將持續拖動環(huán)繞周圍的塵埃及(jí)氣體雲(yún)。當它們發生碰撞或(huò)凝結成團時，產(chǎn)
生的巨大(dà)能量將(jiāng)壓縮(suō)
和加熱雲團。

　　自著(zhù)名科學家(jiā)盧(lú)瑟福(fú)1919年(nián)用天然放射性元(yuán)素的a射綫(xiàn)轟擊氮原子(zǐ)首次實現了元素(sù)的人工轉變以後，物理學家就認(rèn)識到要想認識原子核
，必(bì)須用高速粒子來變革原子核。天然(rán)放(fàng)
射性提供的粒子能量(liáng)有限
，隻有幾兆電(diàn)子伏特🔧，天然的宇宙(zhòu)射綫中粒子的能量雖然很高😡，但是粒子流(liú)極為微弱，例如能量為1014電子伏特的(dí)粒子每小時在1平方米的(dí)麵積上平(píng)均(jūn)隻(zhī)降臨一個，而且無法支配宇宙射綫中粒子的種類
，數量和能(néng)量，難於開展研究工作。因此(cǐ)為了開展有預期目標的實驗研究🍎，幾十年來人們研製和建(jiàn)造了多種粒子加速器，性能不斷提高。在日常生活(huó)中，事(shì)實上電視機和X光設施等都是(shì)小型的粒子加速器。(劉妍)