银河中心好似巨型加速器 不断催生高能伽玛射线

位于银河系中心的黑洞就像是一座巨大无比的宇宙粒子加速器，不断地将质子加快到很高的速度并释放出高能伽玛射线。

计算机模拟出的银河系图像

银河系及其周围旋臂想像图
据俄罗斯太空新闻网报道，美国科学家日前宣布，位于银河系中心的黑洞就像是一台巨大的加速器，不断将高能伽玛射线抛向周围的宇宙空间。这项研究成果是由亚利桑那大学、洛斯·阿拉莫斯帼家实验室和澳大利亚阿德莱德大学的科学家们共同取得的。据测量，银河系中心黑洞发射出的高能粒子所具有的能量高达数十万电子伏。

按照科学家们提出的最新理论，位于银河系中心的黑洞就像是一座巨大无比的宇宙粒子加速器，不断地将质子加快到很高的速度并释放出高能伽玛射线。据科学家们计算，经过加速的质子所具有的能量可以达到100万亿电子伏。比较而言，目前世界上功率最强大的加速器－－“大型强子对撞机”也只能将粒子加速到7万亿电子伏的能量。

由亚利桑那大学教授弗尔维奥·梅利亚岭岛的天文物理学研究小组耗时数年提出的这项理论，清晰地描绘出了在银河系中心黑洞附近所发生的物理过程。科学家们在研究过程中发现，一些强大而混乱的磁场正在不断地黑洞附近的质子和其他带电粒子加速到很高的能量。

为了制作反映中心高速质子运动过程的模型，研究人员还利用了距离黑洞10光年范围内的星际气体的详细分布图。通过分析磁场分布情况，科学家们确定出了该领域范围内22万条高能质子的运动轨迹图。

研究结果显示，即使当质子的速度接近光速时，它们的运动依然十分混乱－－往往需要数千年的时间才能飞行10光年的距离。当这些高速质子脱离黑洞的作用范围后，它们常常会与周围星际氢气中的低能质子发生碰撞，并产生出寿命周期非常短暂的介子－－其衰变后会释放出沿各个方向飞散的高能伽玛射线。

根据科学家们的计算，在距离银河系中心黑洞大约10光年范围内的质子中，只有大约31％会产生出伽玛射线。其余的69％则会在飞出很远的距离后才会与气体粒子发生碰撞，并产生出伽玛射线。
 

伽玛射线形成之谜: 宇宙强磁场是源头

伽玛射线能量巨大

　　据国外媒体报道，2002年，天文学家们首次在宇宙中发现了来自于天鹅座的强烈伽玛射线，射线中蕴藏着巨大的能量。这一射线的发现使天文学家异常兴奋，但同时也也给他们带来了许多新的困惑。能够产生如此高能射线的地区必定存在着强磁场，一般情况下只有超新星的暴诈或者是巨大的黑洞才有这个能力，但是天鹅座地区却并不具备这种条件。来自范德比尔特大学的物理学家们经过研究提出了一种新的理论可以合理的解释这一神秘现象，他们还表示在数亿年前地球也可能遭受过这样强烈伽玛射线的袭击。

　　这项研究成果被发表在了最新一期的《物理学回顾》杂志上。负责研究项目的是来自范德比尔特大学的物理学家托马斯·韦勒（音），参加研究工作的还有来自美国威斯康星州密尔沃基大学的物理学家中易斯·安奇罗多吉（音）、来自俄亥俄州大学的物理学家约翰·比克姆（音）、来自东北大学的物理学家哈姆·格尔德博格（音）和来自达拉谟大学的塞格尔·帕罗玛斯（音）。

　　按照目前的天体物理学理论，高能宇宙伽玛射线的形成需要有一个非常强大的磁场空间，能够产生如此强大磁场空间的只有恒星暴诈或者是在许多星系中央存在的超级黑洞。然而天鹅座只是一个由年轻的、高温的、明亮的恒星组成的星系，根本不具备释放出高温伽玛射线的能力，所以，天文学家们探测到的天鹅座伽玛射线的形成必然有其它的原因，韦勒和他的同事们提出的新理论也就应运而生了。这个新理论可以解释天鹅座恒星的特点，揭密天鹅座恒星周围核子风暴的秘密以及为什么这里可以产生高温伽玛射线。

　　伽玛射线为地球和其它宇宙空间提供了一个看不见但是却非常重要的联系，它对我们的日常生活也有着深远的影响。它可以使土壤和岩石发生化学变化，引发雷电，甚至通过影响云层的形成而影响地球的气候变化。我们现在使用的电子芯片体积很小，这使得单一的射线都有可能造成计算机系统的崩溃。对于经常坐飞机的人来说，伽玛射线还会增加他们患癌症的机率。如果大量的伽玛射线袭击地球，就有可能使地球上的生物灭绝。

　　人类首次发现宇宙射线是在1912年，当时是通过一次热气球实验发现的。当时，科学家们就对射线中所蕴含的巨大能量感到非常惊奇并从那里起开始研究这些射线的来源。起初，几乎所有的科学家们都认为这种射线来自于外太空。到今天，科学家们已经认识到这些射线是由不同的物质组成的，它们包括伽玛射线、电子射线、质子射线及核子射线，对于这些射线的起源，科学家们也有了更深入的认为。绝大部分的低能射线都是由太阳产生的，但高能射线还是来自于宇宙深处。

尽管经过了许多年的研究，宇宙射线对于我们来说还是有许多的秘密，例如蕴含能量最高的质子射线究竟是怎么回事。质子射线就好象是棒球运动中的击球手一样。在射线形成之初，数亿颗质子分享了宇宙能量，但是其中的部分质子似乎可以继承其它质子中的能量逃逸出来，就好象击球手集中全力的一击一样。目前还没有一种理论可以全球的解释这一现象。

　　还有一个令人不解的问题就是高能伽玛射线的来源问题。在可见光谱范围内，伽玛射线所蕴含的能量是光子的一万亿倍，可以说伽玛射线是我们能够看到的最强烈的光。科学家们曾经做过测试，伽玛射线中一个电子的能量就可以产生1伏特的电压，而一般的伽玛射线中都会含有数万亿个这样的电子。

　　近年来，天文学家们就宇宙射线的问题，特别是伽玛射线的问题提出过许多的理论设想，其中为多数人接受的理论认为伽玛射线的形成原因是受到了宇宙中的强烈磁场的作用。宇宙中的超强磁场对其中的电子进行了加速，电子的运行速度达到一定强度后就转变成了微波级光子，这种微波光子的能量储存能力就可以提高数千甚至数万倍。当电子运行至脱离磁场范围后，它的能量就会逐步衰减，并逐渐形成我们所看到的伽玛射线。还有一种比较成熟的理论认为宇宙射线的形成与质子和光子的碰撞有关。首先，质子以牺牲自身的稳定性为代价吸收光子，随后质子迅速衰变成亚原子，进而在宇宙中形成伽玛射线。

　　韦勒称，“我们在研究中发现了一个伽玛射线形成的新理论，天鹅座中的那些恒星可以释放出紫外线，恒星风暴中还包含有质、硅元素等物质，而且其中的核物质带有强烈的正电荷。在这种环境下，由于受紫外线的作用，一个中等强度的磁场也可以加速电子的运行，而且紫外线还有助于核子分裂而形成伽玛射线。这个理论与先前的伽玛射线理论并不冲突，伽玛射线的起因都是由于磁场对电子的加速运动。”

伽马射线，或γ射线是原子衰变裂解时放出的射线之一。1900年由法国科学家P.V.维拉德（Paul Ulrich Villard）发现，将含镭的氯化钡通过荫极射线，从照片记录上看到福射穿过0.2毫米的铅箔，拉塞福称这一贯穿力非常强的福射为γ射线，是继α、β射线后发现的第三种原子核射线。

伽玛射线由放射性同位素如60Co或137Cs产生。是一种高能电磁波，波长很短（0.001-0.0001nm），穿透力强，射程远，一次可照射很多材料，而且剂量比较均匀，危险性大，必须屏蔽（几个cm的铅板或几米厚的混凝土墙）。

［此帖子已被 IPSC 在 2008-7-31 1:30:20 编辑过］