近日，一項(xiàng)發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上的新研究揭示了超高能宇宙射線能量的真正來源。研究表明，這些宇宙射線的能量并非如科學(xué)家們長(zhǎng)期推測(cè)的那樣來自沖擊波加速，而是源于極端天體物理環(huán)境中的磁湍流。

超高能宇宙射線是宇宙中最極端的天體物理現(xiàn)象之一，它們?cè)醋院诙春椭凶有堑葮O端環(huán)境中的湍流區(qū)域。這些宇宙粒子的能量極高，遠(yuǎn)超太陽(yáng)發(fā)射的高能粒子，甚至達(dá)到了地球上最強(qiáng)大的粒子對(duì)撞機(jī)——人造大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)中加速粒子能量的1000萬倍。

長(zhǎng)期以來，科學(xué)家們一直認(rèn)為這些超高能宇宙射線的能量來源于極端天體物理環(huán)境中發(fā)生的沖擊波。例如，恒星在形成黑洞前的爆炸等巨大爆炸事件，被認(rèn)為能夠激起粒子并賦予它們驚人的能量。然而，新研究卻對(duì)這一傳統(tǒng)理論提出了挑戰(zhàn)。

研究人員發(fā)現(xiàn)，超高能宇宙射線的能量更可能來源于磁湍流。在這些極端環(huán)境中，磁場(chǎng)會(huì)纏繞和轉(zhuǎn)動(dòng)，形成湍流，從而迅速加速粒子并急劇增加其能量。這一發(fā)現(xiàn)不僅解釋了宇宙射線如何獲取如此高的能量，還為天體物理學(xué)家和粒子物理學(xué)家長(zhǎng)期關(guān)注的宇宙射線能量來源問題提供了新的見解。

哥倫比亞天體物理實(shí)驗(yàn)室副研究員、論文作者之一盧卡·科米索表示：“這些發(fā)現(xiàn)有助于解決關(guān)于宇宙射線如何獲取能量的長(zhǎng)期問題，這是天體物理學(xué)家和粒子物理學(xué)家都非常感興趣的領(lǐng)域。”

值得注意的是，超高能宇宙射線的能量與太陽(yáng)高能粒子相比，存在巨大的差異。超高能宇宙射線的能量可以達(dá)到1010電子伏特，兩者相差10個(gè)數(shù)量級(jí)。然而，這兩個(gè)極其不同的環(huán)境卻有一個(gè)共同點(diǎn)：它們的磁場(chǎng)都高度糾纏，這種糾纏特性對(duì)于激發(fā)粒子能量至關(guān)重要。

論文作者、紐約大學(xué)物理學(xué)教授Glennys R. Farrar強(qiáng)調(diào)：“超高能宇宙射線的數(shù)據(jù)明顯更傾向于磁湍流的預(yù)測(cè)，而不是沖擊波加速的預(yù)測(cè)。這是該領(lǐng)域的一個(gè)真正突破。”

該研究由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)、美國(guó)能源部和西蒙斯基金會(huì)資助。