新研究表明超高能宇宙射线能量源于磁湍流

近日，一项发表在《天体物理学杂志快报》上的新研究揭示了超高能宇宙射线能量的真正来源。研究表明，这些宇宙射线的能量并非如科学家们长期推测的那样来自冲击波加速，而是源于极端天体物理环境中的磁湍流。

超高能宇宙射线是宇宙中最极端的天体物理现象之一，它们源自黑洞和中子星等极端环境中的湍流区域。这些宇宙粒子的能量极高，远超太阳发射的高能粒子，甚至达到了地球上最强大的粒子对撞机——人造大型强子对撞机中加速粒子能量的1000万倍。

长期以来，科学家们一直认为这些超高能宇宙射线的能量来源于极端天体物理环境中发生的冲击波。例如，恒星在形成黑洞前的爆炸等巨大爆炸事件，被认为能够激起粒子并赋予它们惊人的能量。然而，新研究却对这一传统理论提出了挑战。

研究人员发现，超高能宇宙射线的能量更可能来源于磁湍流。在这些极端环境中，磁场会缠绕和转动，形成湍流，从而迅速加速粒子并急剧增加其能量。这一发现不仅解释了宇宙射线如何获取如此高的能量，还为天体物理学家和粒子物理学家长期关注的宇宙射线能量来源问题提供了新的见解。

哥伦比亚天体物理实验室副研究员、论文作者之一卢卡·科米索表示：“这些发现有助于解决关于宇宙射线如何获取能量的长期问题，这是天体物理学家和粒子物理学家都非常感兴趣的领域。”

值得注意的是，超高能宇宙射线的能量与太阳高能粒子相比，存在巨大的差异。超高能宇宙射线的能量可以达到1010电子伏特，两者相差10个数量级。然而，这两个极其不同的环境却有一个共同点：它们的磁场都高度纠缠，这种纠缠特性对于激发粒子能量至关重要。

论文作者、纽约大学物理学教授Glennys R. Farrar强调：“超高能宇宙射线的数据明显更倾向于磁湍流的预测，而不是冲击波加速的预测。这是该领域的一个真正突破。”

该研究由美国国家科学基金会、美国能源部和西蒙斯基金会资助。