西藏羊八井实验发现迄今最高能量宇宙伽玛射线

IT之家7月3日消息 据中国科学院消息称，中日合作实验团队近日利用我国西藏羊八井ASgamma实验阵列发现了迄今为止最高能量的宇宙伽玛射线，这些宇宙伽玛射线来自蟹状星云方向，能量高达450 TeV,比此前国际上正式发表的75TeV的最高能量高出5倍以上。这标志着超高能伽玛射线天文观测进入到100 TeV以上的观测能段。

蟹状星云是位于金牛座的著名超新星遗迹，1054年我国宋朝的天文学家详细记录了该超新星爆发现象，距离地球6500光年左右，其能量来源是位于其中的高速旋转的脉冲星，即蟹状星云脉冲星。蟹状星云在全电磁波段均具有较高的亮度，因此科学家在从射电、光学、X射线直至伽玛射线的整个电磁波段对其进行了详细的观测和研究。但是，随着光子能量的增加，光子流强越来越低，观测也越来越困难。此前，国际上探测到的最高能量的伽玛射线为75TeV，是德国的HEGRA切伦科夫望远镜实验组观测到的。此次中日合作团队发现了24个100 TeV以上的伽玛射线事例，超出宇宙线背景5.6倍标准偏差，其中能量最高的约为450 TeV。

研究人员认为，这些100TeV以上的高能光子可能是更高能量的电子与周围宇宙微波背景辐射光子发生“逆康普顿散射”的结果，而超高能电子、正电子则在蟹状星云的脉冲星风云中产生。由此可以推断，“蟹状星云”是“银河系内天然的高能粒子加速器”，与目前世界上最大的人工电子加速器（加速电子最高能量0.2TeV）相比，“蟹状星云”的电子加速能力至少高了上万倍。

非光子成份的宇宙线是带电粒子，在银河系磁场中会发生偏转，因此它们的抵达方向并不代表其加速源头的真实位置。伽玛射线光子是电中性的，不受磁场偏转，能直指其产生的源头，而超高能量的伽玛射线又是由高能带电粒子产生的。因此，超高能伽玛射线观测是研究这些极端粒子加速过程及其发生的极端环境的独特途径，是探索极端宇宙的重要探针之一。了解伽玛光子所能达到的最高能量以及这些超高能光子能量的分布，研究产生超高能伽玛射线光子的各种可能天体，有助于揭示宇宙中极端天体的性质，以及其中的极端天体物理过程和规律。

西藏羊八井ASgamma实验位于海拔4300米的西藏羊八井，1990年一期阵列建成并开始运行，后来多次升级改造，在银河系宇宙线的探测研究方面做出了一系列重大发现。2014年，合作组成员在现有65000平方米宇宙线表面探测阵列下面新增加有效面积4200平方米的地下缪子水切伦科夫探测器，利用这种地下缪子水切伦科夫探测器的数据，能够剔除99.92%的宇宙线背景噪声。合作组正是凭借地下水切伦科夫缪子探测器，使得西藏羊八井ASgamma实验成为100TeV以上能区国际上最灵敏的伽玛射线天文台，并因此测得本次100TeV伽玛射线，后续的运行还有望发现更多的超高能伽玛射线源。

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