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值模擬可能仍然挽救了宇宙射線在最高能量下發射的超新星理論，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象感謝相對持續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。大多數宇宙射線的電荷使它們受到整個銀河系及更遠地區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，熱量和輻射的爆發猛烈撞擊周圍氣體的外殼，產生了巨大的磁場。

2023 年研究人員發表了他們對這些磁場的分析，發現它們產生宇宙射線的能力“明顯小于”現有模型的預期。

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，在超新星出現的那一刻，快速膨脹的沖擊波撞擊這個密集的環境，產生必要的磁湍流，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布天文學與天體物理學.

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