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高海拔宇宙线观测站新成果 测定“标准烛光”超高能段亮度

来源:新华网2021-07-09 11:03

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  新华社北京7月9日电(记者董瑞丰)国家重大科技基础设施——高海拔宇宙线观测站日前精确测量了高能天文学“标准烛光”的亮度,覆盖3.5个量级的能量范围,为超高能伽马光源测定了新标准。该研究由中国科学院高能物理研究所牵头的国际合作组完成,结果于北京时间9日由国际知名学术期刊《科学》发表。

  在高能天文学界,“标准烛光”通常特指距离地球约6500光年的蟹状星云。蟹状星云是非常明亮且稳定的高能辐射源,并且是为数极少的在射电、红外、光学、紫外、X射线和伽马射线波段都有辐射的天体,因此在多个波段均被作为“标准烛光”,也就是测量其他天体辐射强度的标尺。

  公元1054年,我国宋朝的司天监发现并记录了一次超级明亮的超新星爆发,史称“客星”。蟹状星云即在这次爆发后诞生,这是天文学中第一个被认证具有清晰历史观测记录的超新星遗迹。

  科研人员利用高海拔宇宙线观测站,测量了蟹状星云辐射的最高能量端能谱,覆盖了从0.0005到1.1拍电子伏(1拍=1千万亿)的宽广范围,不但确认了此范围内其他实验几十年的观测结果,还首次实现了超高能区(0.3拍至1.1拍电子伏)的精确测量,为该能区“标准烛光”设定了亮度标准。

  此次研究还记录到能量达1.1拍电子伏的伽马光子,由此确定在大约仅为太阳系1/10大小的星云核心区内,存在能量超强的电子加速器,加速能量达到目前最大的人工加速器产生的电子束能量2万倍左右。这一发现,挑战了高能天体物理学里电子加速的标准模型。

  高海拔宇宙线观测站位于四川省稻城县海拔4410米的海子山,预期每年可以记录到1个至2个来自蟹状星云的拍电子伏光子。未来几年,更多关于拍电子伏粒子加速的奥秘有望被揭开。

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