天文学家第一次发现千兆电子伏特加速器从银河系中心发出！

图为画家印象中的环绕银河系中心的巨大分子云，被人马座A*附近地区的超高能量加速质子不断冲击。Mark A. Garlick / H.E.S.S. Collaboration.

使用位在非洲纳米比亚一座天文台的高能立体成像系统(H.E.S.S.)，一个有4个大气契伦可夫影像望远镜(IACT)的系统，天文学家已经侦测到在我们银河系中从未观察到的非常强有力的宇宙辐射源。

粒子从大气层外的任何地方冲击我们地球，都被称为宇宙射线(cosmic ray)。一些来自太阳，但大多数来自太阳系外，被称为银河系宇宙射线(Galactic cosmic ray)。

大约85%的银河系宇宙射线是质子(氢原子核)，质子大约是组成α(阿尔发)粒子(氦核)的12%，剩下的部分是电子和较重原子的原子核。这些粒子可能在之前的几百万年间被加速，并且被我们银河系的磁场困住而游遍银河系好多次。

当银河系宇宙射线穿越非常薄的星际介质气体时，一些宇宙射线会互相影响并且辐射出伽码射线。这是我们知道银河系宇宙射线如何穿梭银河系。这些伽码射线以直线行进，不会受磁场影响而偏移。因此，可以被往回追朔到它的源头。

当超高能量伽玛射线抵达地球时，它与大气层上方的分子相互作用，产生大量的次级粒子，辐射出所谓的契伦可夫光(Cherenkov light)的短脉冲。借由侦测这些闪光，在过去的30年，已有超过100个超高能量伽玛射线被确认。

契伦可夫光(Cherenkov light)的短脉冲

德国汉堡大学的天文学家Attila Abramowski博士和来自H.E.S.S. Collaboration的同事说："今天，我们知道宇宙射线的能量高达100兆电子伏特，是由在我们星系内的天体所产生，像是超新星残骸以及波霎风星云(pulsar wind nebulae)。

“然而，理论上的争议和对抵达地球的宇宙射线的直接量测指出，在我们银河系的宇宙射线制造工厂，应该能提供至少上达1千兆电子伏特(PeV)的粒子。"

他们解释："尽管在这几年已经发现许多个几兆电子伏特(TeV)加速器，截至目前为止，还无法成功找到最高能量的银河系宇宙射线的源头。"

银河系中心地区的新观察，在昨天的自然期刊报导，提供了"这类千兆电子伏特宇宙辐射加速的直接征兆"。

有了独特的量测方法，Abramowski博士和共同作者能够准确地确定这些超高能量粒子的来源。

来自法国原子能委员会Saclay实验室的研究小组组员Emmanuel Moulin说："有一个天文物理源头在银河系中心的33光年距离内，能够加速质子的能量到大约1千兆电子伏特，持续至少1千年。”

类似于’兆电子伏特加速器(TeVatron)’，第一个人造加速器到达能量1兆电子伏特，这新发现的宇宙加速器被命名为’千兆电子伏特加速器(PeVatron)’。

科学家说：”我们提议人马座A*的超质量黑洞和这个PeVatron有关。”

人马座A*的超质量黑洞

“人马座A*在过去经历过活跃期，当时从银河系中心喷发出X射线和粒子。”

他们说：”虽然它目前的粒子加速率还不足以对银河系宇宙射线提供实质的贡献，人马座A*看来应该在过去的1千万年更为活跃。因此应该被考虑为超新星残骸，一个银河系千兆电子伏特宇宙射线源头的可行选择。”