伽馬射線的驚人發現可能會揭開宇宙之謎

发表于 2025-11-02 15:56:24 来源：麻辣野雞網

一幅插圖顯示了銀河係的平麵(紅線)和代表神秘伽馬射線信號的洋紅色圓圈(圖片來源:uux.cn/美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心)
（神秘的地球uux.cn）據美國太空網（羅伯特·李）：天文學家在我們的銀河係之外發現了一個意想不到且無法解釋的特征，即輻射出被稱為伽馬射線的高能光。
這一發現背後的團隊，包括美國國家航空航天局和馬裏蘭大學宇宙學家亞曆山大·卡什林斯基，在搜索美國國家航空航天局費米望遠鏡13年的數據時發現了伽馬射線信號。
“這是一個完全偶然的發現，”卡什林斯基在一份聲明中說。“我們發現了一個比我們尋找的信號更強的信號，而且是在天空的不同位置。”
讓這個伽馬射線信號更加奇怪的是，它位於太空中另一個無法解釋的特征，這是迄今為止探測到的一些最高能的宇宙粒子的來源。
該團隊認為新發現的信號與這些高能粒子或宇宙射線有關，這些粒子主要由質子、中子和原子核組成。
這些超高能宇宙射線(UHECRs)攜帶的能量超過伽馬射線的十億倍，它們的起源仍然是天體物理學中最大的謎團之一——這一伽馬射線源的發現加深了這個謎團。
宇宙化石搜尋引發伽馬射線驚奇
這種新的神秘伽馬射線特征可能類似於宇宙微波背景(CMB)的一種特殊特征。
CMB代表著宇宙中最古老的光，是大爆炸後大約38萬年發生的一次事件遺留下來的宇宙化石。在此之前，宇宙是一個由自由電子和質子組成的滾燙、稠密的湯，光無法穿過其中。
然而，大約在這個時候，宇宙冷卻到足以讓電子和質子結合在一起形成原始原子。自由電子的突然缺乏意味著光子，光的粒子，不再被這些帶負電的粒子無休止地散射。
宇宙有效地在瞬間從不透明變成透明，允許第一束光傳播。CMB是由這些第一批自由移動的光子組成的。
隨著宇宙在隨後的近138億年中膨脹，這些光子失去了能量，現在具有令人不寒而栗的零下454華氏度(零下270攝氏度)的均勻溫度。
1964年5月，美國射電天文學家羅伯特·威爾遜和阿諾·彭齊亞斯首次發現了CMB，它是地球上空所有方向的微波輻射。然而，在20世紀90年代，當美國國家航空航天局的宇宙背景探測器(COBE)發現CMB溫度的微小變化時，這種表麵上的一致性受到了挑戰。
COBE發現，朝向獅子座方向的CMB比平均溫度高0.12%，微波更多，而相反方向的CMB比平均溫度低0.12%，微波更少。
CMB中的這種模式或“偶極子”被歸因於我們太陽係的運動——相對於化石輻射場每秒230英裏。然而，如果是這樣的話，由太陽係的運動引起的類似偶極子應該出現在所有來自太陽係以外的天體物理源的光中，但這迄今為止還沒有被發現。
天文學家正在其他類型的光中尋找這種效應，這樣他們就可以確認CMB偶極子是我們運動的結果。
“這樣的測量很重要，因為對CMB偶極子的大小和方向的分歧可以讓我們一窺早期宇宙中的物理過程，潛在地回到不到萬億分之一秒的時候，”團隊成員費爾南多·阿特裏奧-巴蘭德拉說，他是西班牙薩拉曼卡大學的理論物理學教授。
一個還是兩個宇宙之謎？
該團隊轉向費米望遠鏡及其大麵積望遠鏡(LAT)，該望遠鏡每天數次掃描地球上空的整個天空，以收集和整理多年的數據。研究人員希望在LAT數據中隱藏著一種可以在伽馬射線中檢測到的偶極發射模式。
由於狹義相對論的效應和伽馬射線的高能性質，這樣一個偶極子在這個數據中的重要性應該是它在CMB的低能微波光中的五倍。該團隊發現了類似這種模式的東西，但不是在他們預期的地方。
“我們發現了一個伽馬射線偶極子，但它的峰值位於南部天空，遠離CMB的[峰值]，其大小是我們從運動中預期的10倍，”團隊成員克裏斯·施拉德說，他是美國天主教大學的天體物理學家。“雖然這不是我們想要的，但我們懷疑這可能與報道的最高能量宇宙射線的類似特征有關。”
在高能帶電粒子到達地球時，它們組成的簇射中也有相應的偶極子，這是阿根廷的皮埃爾·奧格天文台在2017年首次發現的。
盡管這些帶電粒子在向地球移動時會受到銀河係磁場和其他磁場的偏轉，並且這種偏轉的強度取決於粒子及其電荷的能量，但UHECR偶極子仍然在與Kashlinsky和同事發現伽馬射線源的位置相似的位置達到峰值。
研究小組推斷，由於位置的這種相關性，神秘的伽馬射線和UHECRs很可能是聯係在一起的，特別是考慮到不明來源正在產生這兩種現象。
天文學家現在想調查這些發射的位置，以確定這種超高能光和這些超高能粒子的來源，或者可能的來源，看看它們是否確實有聯係，以及它們是否代表一個或兩個有待解決的宇宙之謎。
該小組的發現由Kashlinsky在路易斯安那州新奧爾良舉行的美國天文學會第243次會議上提出，並在周三(1月10日)發表在《天體物理學雜誌快報》上的一篇論文中進行了討論。

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