通過使用歐洲南方天文臺的超大口徑望遠(yuǎn)鏡（VLT），天文學(xué)家對一顆有千年歷史記載的超新星遺骸進(jìn)行了細(xì)節(jié)性觀測，找到了宇宙射線來源的線索。從超新星的遺骸釋放了高速運(yùn)動的粒子，超新星實(shí)際上是宇宙射線的先驅(qū)者或來源地，如此精確的觀測在天文史上還是第一次，《科學(xué)》雜志發(fā)表了科學(xué)團(tuán)隊(duì)的觀測和分析成果。長期以來，科學(xué)界存有一個疑惑，超新星遺骸究竟是不是宇宙射線的來源，高能量粒子組成了宇宙射線，這些粒子來源于太陽系以外的地方，幾乎以接近光的速度在宇宙空間穿行，直到目前為止，有關(guān)宇宙射線如何發(fā)生的細(xì)節(jié)知識依然籠罩在未知的迷霧中，未得到天文觀測的證實(shí)。

回到到中世紀(jì)歷史的1006年，當(dāng)時(shí)的人們在地球南部的天空看到了一顆處于爆發(fā)狀態(tài)的超新星，世界各地的星象學(xué)家廣泛記載了這一天體的奇觀現(xiàn)象，超新星的亮度是金星的很多倍，幾乎可以和月球的亮度相比，當(dāng)超新星的亮度達(dá)到了極大值時(shí)，人們甚至在大白天也看到了它的閃亮，超新星的光線經(jīng)過了地表物體的遮擋，在地物后面留下了可見的陰影，現(xiàn)代的天文學(xué)家早已確定了這顆超新星的位置，超新星遺骸被命名為SN1006，位于南半球天空的星座——天狼座，這顆超新星在爆發(fā)后留下了云狀的物質(zhì)環(huán)，巨大的發(fā)光物體經(jīng)歷了擴(kuò)散的過程。

馬克思普朗克研究所之天文學(xué)分所位于德國的海德堡，天文學(xué)家尼科利奇帶領(lǐng)了一支科學(xué)團(tuán)隊(duì)，通過使用非常大型的望遠(yuǎn)鏡VLT和架設(shè)在其上的可見光多目標(biāo)光譜儀或VIMOS，科學(xué)團(tuán)隊(duì)觀測了一處有1000年歷史記錄的古老超新星遺骸SN1006，觀測技術(shù)達(dá)到了過去未有的精確性，獲得了更多細(xì)節(jié)性的觀測信息?？茖W(xué)團(tuán)隊(duì)集中研究了在超新星爆發(fā)中形成的噴流現(xiàn)象，高速擴(kuò)張的噴流體拋灑到了周圍的太空，看上去似乎是靜態(tài)的星際物質(zhì)，在噴流體的前端形成了激波或激震的前鋒，激波前鋒的特性類似于聲音的音爆，當(dāng)飛行器以超音速在空中疾駛時(shí)，產(chǎn)生了超音速的爆炸現(xiàn)象。

噴流體的激波前鋒形成了自然形態(tài)的宇宙粒子加速器，好似宇宙版的粒子超級加速器，科學(xué)團(tuán)隊(duì)在天文史上第一次收集了噴流激波的數(shù)據(jù)，通過制作有氣態(tài)物質(zhì)特征的模擬圖，從圖上可以清晰地看出激波氣狀物質(zhì)的特性，激波在噴流體的前鋒產(chǎn)生了變化過程， 模擬圖形給出了宇宙射線如何形成的關(guān)鍵線索，從而揭示了神秘的宇宙射線背后的物理機(jī)制。在激波區(qū)的氣體物質(zhì)中有大量的高速運(yùn)動質(zhì)子，它們比預(yù)期的運(yùn)動速度快，激波區(qū)產(chǎn)生的超高溫使得質(zhì)子的運(yùn)動速度更快。

質(zhì)子的存在不是解釋高能宇宙射線來源的關(guān)鍵，然而，質(zhì)子是宇宙射線的“種子粒子”，質(zhì)子和激波前鋒的氣體物質(zhì)產(chǎn)生了相互作用，質(zhì)子獲得了極高的能量，它們和其它物質(zhì)粒子一起沖出了激波區(qū)域，在高速飛離過程中形成了太空中的宇宙射線?？茖W(xué)團(tuán)隊(duì)第一次仔細(xì)地分析了這顆超新星在爆發(fā)后形成的激波區(qū)域，觀測了激波的內(nèi)部和周圍發(fā)生的變化，確實(shí)出現(xiàn)了一個被加壓的激波區(qū)域，質(zhì)子在激波區(qū)域內(nèi)獲得了極高的能量，這些質(zhì)子以預(yù)期的方式直接地從激波區(qū)域飛離出去，高能量的質(zhì)子和其它的物質(zhì)粒子最終組成了神奇的宇宙射線。

科學(xué)團(tuán)隊(duì)第一次通過使用積分視場光譜儀探測了激波前鋒的特性，光譜儀記錄了每一條光線的像素，每一條光線被分解為單一的顏色，他們分析了激波區(qū)域中粒子的速率和化學(xué)成分，對超新星遺骸的激波前鋒進(jìn)行了細(xì)節(jié)性分析，科學(xué)團(tuán)隊(duì)期待把現(xiàn)有的觀測成果應(yīng)用到對其它超新星遺骸的分析中。馬克思-普朗克研究所之天文學(xué)分所的格倫·范德文解釋說，新的觀測方式是解決宇宙射線疑惑的關(guān)鍵，終于找到了宇宙射線如何在超新星遺骸中形成的答案。科學(xué)團(tuán)隊(duì)的成員主要來自馬克思-普朗克研究所，其余成員來自瑞士的伯爾尼大學(xué)、德國波茨坦的萊布尼茨天體物理研究所、馬賽諸塞州坎布里奇市的哈佛-史密森尼天體物理中心、新澤西州皮斯卡塔韋的羅格斯大學(xué)、西班牙的卡那里天文物理研究所，研究成果體現(xiàn)了國際科學(xué)合作精神。

（編譯：2021-4-15）

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