高能之謎，科學家試著解開宇宙射線的謎團

宇宙射線是由高能量的質子、氦原子核（兩者共占 99%）和其他高能量的粒子組成，以趨近光速撞擊地球大氣，並和大氣作用產生 X 射線、質子、中子、緲子、介子、微中子等二次宇宙射線。宇宙射線可能源自太陽、銀河系或其他星系，早先認為極高能量的宇宙射線是由超新星爆炸所產生。

目前認為，超新星爆炸雖可產生高能量的伽馬射線，但仍不足以解釋在某些觀測所見，高達千萬億電子伏特（PeV）的極高能量宇宙射線。新研究認為，具光譜型 O、B 型的大質量恆星緊密聚集的星團，產生稱為 PeVatron 加速器（為了類比第一個人造可加速達到 1 兆電子伏特（TeV）能量等級的 TeVatron 加速器）的作用，才是可能原因。

研究團隊成員 Henrike Fleischhack 說，超新星的確可加速宇宙射線，但無法達到如此高的能量。一直以來有些線索指出，星團可能在加速高能宇宙射線扮演部分角色，如今終於證實。

光譜型 O 型星位於恆星質量最頂端，當恆星風彼此作用，會產生能加速宇宙射線的震波（shock wave）。超新星爆炸雖可產生非常快的震波加速宇宙射線，但因無法長時間抓住宇宙射線加速，無法達到所見的極高能量。由眾多恆星組成的星團產生擾動和強大磁場，就可侷限宇宙射線讓震波加速粒子到極高能量。

研究使用 HAWC 天文台 1,343 日觀測資料，分別發表在《自然天文》和《天文物理期刊通訊》。科學家測量來自深空的伽馬射線撞擊地球大氣產生的次級宇宙射線，並藉由次級宇宙射線電荷和時間重建原始伽馬射線資訊。科學家打算和處於計畫階段的 SWGO 天文台合作，以加入南半球天區星團，希望對此有更多了解。

▲ 史匹哲太空望遠鏡拍到的，繭狀星雲內部塵埃的紅外線影像。上方疊加區域（由綠到黃到紅）為可能產生宇宙射線的伽瑪射線較強區域。