今熱點：“穿越失敗”：低能宇宙線在恒星誕生地的艱辛之旅
(資料圖)
記者3月27日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)了解到，該校物理學(xué)院天文學(xué)系和深空實驗室的楊睿智教授、劉冰副研究員與國內(nèi)外專家合作，對距離地球較近的巨分子云的伽馬射線輻射進行了分析研究，發(fā)現(xiàn)致密的分子云團塊對低能宇宙線有較強的“屏蔽”作用，分子云致密團塊處的宇宙線密度顯著低于星際介質(zhì)中的平均值。該項研究成果作為一項重要的觀測發(fā)現(xiàn)于近日發(fā)表在國際期刊《自然-天文》上。
宇宙線是來自外太空的相對論性帶電粒子，它們與星際介質(zhì)作用產(chǎn)生的伽馬射線是追溯其起源和傳播過程的絕佳探針。作為星際介質(zhì)的重要組成部分，宇宙線貢獻了星際介質(zhì)大概三分之一的能量密度。如果宇宙線能夠自由的穿透分子云，那么望遠鏡觀測到的分子云不同區(qū)域伽馬射線的單位面積的流強與氣體的柱密度成簡單的正相關(guān)，并且伽馬射線的能譜形態(tài)也應(yīng)該一致。
研究團隊通過對費米大視場望遠鏡的觀測數(shù)據(jù)的研究分析，發(fā)現(xiàn)在均勻宇宙線分布的假設(shè)下，巨分子云中致密分子云團塊處出現(xiàn)了顯著的“空洞“結(jié)構(gòu)，這一結(jié)果意味著這些致密分子云云團塊處的實際宇宙線密度低于密度較低的彌散區(qū)域的宇宙線密度。結(jié)合伽馬射線數(shù)據(jù)和氣體密度分布數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出兩種區(qū)域宇宙線的能譜分布，他們發(fā)現(xiàn)與彌散氣體中的宇宙線分布相比，致密團塊處的低能的宇宙線密度顯著下降。
針對這一能譜特征，一種可能的解釋是宇宙線在分子云團塊中的擴散在要顯著地慢于其在星際介質(zhì)中的擴散，使得低能宇宙線在穿透進致密團塊之前已經(jīng)由于強烈的電離過程和非彈性散射過程損失了大部分能量，因而無法進入最致密的區(qū)域。自身能量較高的宇宙線可以穿透分子云致密的核心區(qū)域，而低能宇宙線則因能損過快被“屏蔽”在外。
該項研究首次對致密的分子云團塊內(nèi)的宇宙線密度進行了測量，發(fā)現(xiàn)了分子云密度漲落對宇宙射線的調(diào)制效應(yīng)。研究人員表示，該研究結(jié)果有望對恒星形成和星際化學(xué)等領(lǐng)域的研究工作產(chǎn)生深遠影響。
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