银河系新发现的高能辉光暗示了宇宙射线的秘密

一篇新论文称，银河系闪烁着伽马射线的光晕，其能量远远超过物理学家在地球上所能产生的任何能量。研究中检测到的伽马射线来自整个星系盘，达到近千万亿(1015)电子伏特，称为拍电子伏特或PeV。

这些弥漫的伽马射线暗示着银河系内存在强大的宇宙粒子加速器。物理学家认为这种加速器是神秘的、高能宇宙射线的来源，这些带电粒子在银河系中穿行，有时会迫降在地球上。当主要由质子组成的宇宙射线撞击星际碎片时，它们会产生伽马射线，一种高能光。

科学家怀疑，某些银河环境可以将宇宙射线粒子加速到超过PeV。相比之下，大型强子对撞机是人类制造的首屈一指的粒子加速器，可将质子加速至6.5万亿电子伏特。但物理学家尚未确定任何能够达到PeV(称为PeVatrons)的天然宇宙加速器。一种可能性是超新星遗迹，即爆炸恒星的残骸，承载着可以将宇宙射线加速到这种能量的冲击波(SN:11/12/20)。

如果PeVatrons存在，它们发出的宇宙射线将渗透整个星系，产生极度能量的伽马射线漫射光。这正是西藏AS-伽马实验的研究人员所发现的。“很高兴看到事物组合在一起，”蒙特利尔麦吉尔大学的物理学家大卫汉纳说，他没有参与这项研究。

科学家们认为，在宇宙射线从它们的诞生地喷出之后，它们在银河系中漫游，被其磁场扭曲。“我们生活在一个宇宙射线泡泡中，”罗马国家核物理研究所的天体物理学家保罗利帕里说，他没有参与这项研究。因为它们没有被磁场偏转，所以伽马射线指向它们的源头，揭示了巡回宇宙射线的下落。这项新研究“为您提供了有关这些粒子如何填充银河系的信息。”

较低能量的伽马射线也弥漫在银河系中。但是需要更高能量的伽马射线才能理解最高能量的宇宙射线。“一般来说，伽马射线的能量越高，宇宙射线的能量就越高，”斯坦福大学的天体物理学家埃琳娜奥兰多说，她没有参与这项研究。“因此，检测……告诉我们PeV宇宙射线起源于银河盘并在其中传播。”

中国西藏AS-伽马实验的科学家观察到来自银河系盘面覆盖的天空区域的伽马射线，其能量在大约100万亿到千万亿电子伏特之间。对超过398万亿电子伏特的38种能量最高的伽马射线的可能来源的搜索一无所获，这支持了伽马射线来自在银河系中游荡的宇宙射线的观点。能量最高的伽马射线携带约957万亿电子伏特。

西藏AS-gamma研究人员拒绝对这项研究发表评论。

此前，科学家们已经从银河系内的各个来源看到了极高能的伽马射线，例如超新星遗迹蟹状星云(SN:6/24/19)。这些伽马射线可能以不同的方式产生，电子在宇宙加速器内循环时辐射伽马射线。