三類高能宇宙射線可能都來自黑洞噴流

美國科學家最近提出，3種能量極高、身世神秘的宇宙射線，可能都來自星系中央巨大黑洞的噴流。賓夕法尼亞州立大學和馬里蘭大學研究人員在新一期英國《自然·物理學》雜誌網路版上發表論文說，他們提出一個新模型。

首次通過詳細運算解釋了超高能宇宙射線、高能中微子和高能伽馬射線這3類「宇宙信使」的起源，即在星系中央活動特別劇烈的區域，超大質量黑洞產生的噴流可以產生這3類高能宇宙射線。

宇宙射線是來自外太空的帶電高能次原子粒子，每時每刻都有無數這樣的粒子像雨一樣傾瀉到地球上，它們攜帶著宇宙起源和天體演化的信息，被視為「宇宙信使」。這些粒子的來源是宇宙學最大謎題之一，能量極高的那些尤為神秘。

超高能宇宙射線主要由原子核組成，攜帶能量超過10的18次方電子伏特，遠遠超出人類建造的最強大粒子加速器所能達到水平。中微子是一種質量極小、穿透力超強、與普通物質幾乎不發生相互作用的基本粒子，高能中微子能量為10的15次方電子伏特級別。伽馬射線是波長很短的電磁波，高能伽馬射線能量為10的12次方電子伏特級別。

研究人員說，這3類高能宇宙射線的能量雖然相差幾個數量級，但有著某種類似特徵，可能同出一源。

旋轉的超大質量黑洞一邊吞噬物質，一邊從兩極噴出物質，速度可接近光速。模型顯示，宇宙射線被噴流加速後，能量較低的那些被束縛在附近區域並冷卻下去；而能量較高的部分可以逃離星系中央，穿越廣闊的宇宙空間，成為被人類觀測到的超高能宇宙射線。後者與星際物質進一步發生反應，產生高能中微子和高能伽馬射線。

研究小組期待這一模型得到新數據的檢驗，尤其是來自下一代中微子探測設備和伽馬射線望遠鏡陣列的數據。

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