“OMG粒子”的起源

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摘要：如图所示，来自遥远恒星的伽马射线爆发是偶尔击中地球上科学家探测器的超强“OMG粒子”的一个可能来源。由于相对论性的时间膨胀，在该速度下，OMG粒子可以在粒子自身时间的0.43毫秒内到达最近的近邻恒星，即半人马座。，但是我们仍然可以做出一些有根据的猜测，比如我们的朋友OMG粒子是从哪里来的。这些超高能“OMG”粒子的真正起源很难确定，尽管有近30年的探测历史，但我们并没有很多确凿的答案。

现在，当你读到这段文字时，你的DNA正被微小的、看不见的 ... 分割。这些破坏贩子被称为宇宙射线，尽管它们绝对不是射线——但这个名字是因为历史上的一个误解。相反，它们是粒子：大部分是电子和质子，但偶尔会有更重的东西，如氦或甚至铁原子核。

这些宇宙粒子是麻烦的，因为a）它们速度很快，所以有很多动能可以抛来抛去，b）它们是带电的。这意味着它们可以电离我们可怜的DNA核苷酸，把它们撕开，偶尔会导致无法控制的复制错误（又名癌症）。“超级巨星”埃塔船底座就像一把吉诺莫斯宇宙射线枪，但为什么呢？]

好像这还不够糟糕，每隔一段时间，大约每年每平方公里一次，一个粒子以惊人的速度尖叫着进入我们的高层大气，撞击一个不幸的氮或氧分子，并形成一个低能（当然，仍然致命的）次级粒子阵雨。

当遇到一个如此荒谬的粒子时，只有一个适当的反应：“OMG”，

，“OMG”是第一个被称为超高能宇宙线的例子的绰号，1991年由犹他大学的Fly's Eye宇宙线探测器探测到。那一个质子撞击到我们的大气层，其速度大约为光速的99.99999999999995%。不，所有这些9个不仅仅是为了让数字看起来令人印象深刻的戏剧性效果-它真的是那么快。这个粒子的动能和一个漂亮的棒球一样…被压缩成一个质子大小的物体。

这意味着这个粒子的能量是我们最强大的粒子对撞机，大型强子对撞机所能产生能量的1000多万倍。由于相对论性的时间膨胀，在该速度下，OMG粒子可以在粒子自身时间的0.43毫秒内到达最近的近邻恒星，即半人马座。当你读完这句话（从它自己的角度）时，它可能会一直延伸到我们的银河核心。

OMG，事实上。

自从粒子被探测到以来，我们就一直在使用专门的望远镜和探测器在全世界观察这些极端事件的天空。总之，在过去的几十年中，我们已经记录了大约100个OMG类粒子。

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这几十个例子既阐明了它们的起源，又加深了它们的奥秘。更多的数据总是好的，但是我们宇宙中到底有什么强大到足以给质子一个足够好的裂缝，使其几乎可以挑战光本身的种族？”

要使带电粒子加速到疯狂的速度，你需要两个关键要素：大量的能量和磁场。磁场的作用是将任何能量转移到粒子上（比如说，超新星爆炸的爆炸动能，或者物质落入黑洞时的旋转引力）。详细的物理，自然，令人难以置信的复杂，并不是很好理解。宇宙射线的诞生地极其复杂，而且位于我们宇宙的极端区域，因此很难获得完整的物理图像。

，但是我们仍然可以做出一些有根据的猜测，比如我们的朋友OMG粒子是从哪里来的。我们的第一个猜测可能是超新星，大质量恒星的巨大死亡。磁场？检查一下。精力充沛？检查一下。但是没有足够的精力去做这个把戏。你的花园式恒星爆炸只是没有足够的原始魅力以我们考虑的速度喷出粒子pe

下一步是什么？活跃的星系核是有力的竞争者。当物质围绕位于星系中心的超大质量黑洞旋转至毁灭时，这些核就产生了；这种物质会压缩和加热，在最后时刻形成吸积盘。这个扭曲的推论从发电机的作用中产生强烈的磁场，形成为喷射出的粒子增加一些严重马力所必需的有效成分的混合物。

除外（你知道会有一个“Except”），活动星系核离地球太远，无法产生到达地球的宇宙射线。在超高能宇宙射线的荒谬速度下，在宇宙中巡航更像是在暴风雪中挣扎。这是因为在这样的速度下，宇宙微波背景——早期宇宙遗留下来的大量低能光子——似乎高度蓝移到更高的能量。所以，高强度的光拍打着行进中的宇宙线，减慢并最终阻止它。

因此，我们不应该期望最强大的宇宙线行进的距离超过一亿光年左右，而且大多数活跃的星系核都是很多，离我们远得多。

已经有一段时间了，OMG一代的主要嫌疑人是半人马座a，一个相对靠近的活动星系核，位于1000万到1600万光年之间。强大，磁性和接近-完美的组合。但是，尽管一些调查暗示宇宙射线可能来自它的大方向，但从来没有一个足够清晰的关联能将这个星系从可疑星系移动到被定罪星系。[深入观察奇怪的半人马座星系A]

部分问题在于银河系自身的磁场微妙地改变了进入宇宙射线的轨迹，掩盖了它们原来的方向。因此，为了重建宇宙射线的来源，你还需要我们银河系磁场的强度和方向的模型-我们并不完全有一个完整的句柄。“KdSPE”“KdSPs”TK“KdSPE”“KdSPs”如果OMG发生器不是半人马座A本身，那么也许它就是赛弗特星系，一个特定的银河子类。更近的，通常较弱的（但仍然非常明亮和强大）活动星系核。但同样的，即使没有100个样本可供提取，也很难做出严格的统计测定。

也许是伽马射线爆发，被认为是由一些最极端的恒星特有的灾难性结局发出的。但我们对这种情况的物理理解是（你能相信吗？）有点粗略。

也许是更奇特的东西，比如大爆炸最早时刻的拓扑缺陷，或者暗物质中的一些奇怪的相互作用。也许我们在物理上弄错了，我们的距离极限计算也不准确。也许，也许，也许……

这些超高能“OMG”粒子的真正起源很难确定，尽管有近30年的探测历史，但我们并没有很多确凿的答案。这很好，宇宙中至少还有一些神秘的东西。天体物理学家也需要一些工作保障。

保罗·萨特是俄亥俄州立大学的天体物理学家，也是COSI科学中心的首席科学家。萨特同时也是“询问太空人”和“太空电台”的主持人，并领导世界各地的太空旅行。萨特将这篇文章贡献给了《太空专家之声：评论与洞察》。

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本文标签：星系核宇宙起源科学天文半人马座宇宙学

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