最高能量的宇宙射线来自星团内的亚原子相互作用， 足球比赛结果的物理学家和合作者说，不是超新星。
几十年来，研究人员假设定期轰击地球的宇宙射线来自 当恒星变成超新星时，银河系的远端就诞生了——当它们也生长时 巨大的力量足以支持其核心发生的聚变并爆炸。
那些巨大的爆炸确实以光速推动原子粒子 距离很远。然而，新的研究表明，甚至超新星也能够吞噬 整个太阳系——强度不足以将持续的能量注入粒子 达到拍电子伏 (PeV) 所需的能量，即获得的动能 通过极高能宇宙射线。
然而，人们已经观察到宇宙射线撞击地球大气层的频率恰好是那些 速度，它们的通过例如由检测罐标记(HAWC) 墨西哥普埃布拉附近的天文台。研究人员认为，不是超新星，而是 像天鹅座茧这样的星团充当 PeVatrons——PeV 加速器—— 能够以如此高的能量率在银河系中移动粒子。
PeVatron 是什么？
PeVatrons 被认为是我们银河系中能量最高的宇宙射线源， 迄今为止，他们的最终身份仍难以确定。 PeVatrons 加速 质子到拍电子伏 (PeV)，能够产生巨大的动能 将亚原子粒子抛掷到银河系数光年的地方。
他们的范式转变研究为恒星形成区域提供了令人信服的证据 成为 PeVatrons 并在最近的两篇论文中发表和.
物理研究的一个特点是它的协作性。该研究是 由Petra Huentemeyer 教授主持物理学在足球比赛结果，与刚毕业的 Binita Hona '20 一起， 博士生 Dezhi Huang，前 MTU 博士后 Henrike Fleischhack（现就职于天主教 大学/NASA GSFC/CRESST II)，核物理研究所的 Sabrina Casanova 位于克拉科夫的波兰科学院、威斯康星大学的 Ke Fang 和 Roger 斯坦福大学的布兰福德以及 HAWC 天文台的众多其他合作者。
他们从哪里来
Huentemeyer 指出，HAWC 和其他机构的物理学家已经测量了宇宙 来自各个方向并跨越数十年能量的射线。这是在追踪宇宙 具有已知最高能量 PeV 的射线，其起源变得如此重要。
“低于 PeV 能量的宇宙射线被认为来自我们的星系，但问题是 就是可以产生它们的加速器是什么，”Huentemeyer 说。
Fleischhack 表示，研究人员发现的范式转变是，以前， 科学家认为超新星遗迹是宇宙射线的主要加速器。
“它们确实加速了宇宙射线，但它们无法达到最高能量，” 她说。
那么，是什么推动宇宙射线加速到 PeV 能量？
“还有其他一些迹象表明星团可能是这个故事的一部分，” 弗莱沙克说道。 “现在我们得到确认，他们能够达到最高水平 能量。”
星团是由超新星事件的残余物形成的。被誉为星星的摇篮， 它们含有猛烈的风和旋转碎片云——正如那些 天鹅座 OB2 和星团 [BDS2003]8 的研究人员。里面有几种类型的巨大 被称为光谱 O 型和 B 型恒星的恒星由数百颗聚集在一个 面积约 30 秒差距（108 光年）。
“光谱 O 型恒星质量最大，”霍纳说。 “当它们的风相互作用时 彼此之间形成冲击波，这就是加速发生的地方。”
研究人员的理论模型表明，所看到的高能伽马射线光子 HAWC 更有可能由质子而不是电子产生。
“我们将使用 NASA 望远镜来寻找这些相对论性发射的对应物 较低能量的粒子，”方说。
加速成分
宇宙射线到达地球的极高能量值得注意。具体 将粒子加速到这样的速度需要条件。
赠款和资金
这项研究由美国国家科学基金会 (NSF) 资助 能源科学办公室、洛斯阿拉莫斯国家实验室 LDRD 项目、CONACyT、 墨西哥和波兰科学中心（等等）。
能量越高，越难限制粒子——知识 从地球上芝加哥和瑞士的粒子加速器收集到的。为了保留 粒子免于呼啸而去，需要磁性。
星团——以及它们的风和新生但强大的恒星的混合物——是 具有不同磁场的湍流区域可以提供约束 粒子继续加速所必需的。
“超新星遗迹具有非常快的冲击，宇宙射线可以被加速； 然而，它们没有那种长限制区域，”卡萨诺瓦说。 “这个 这就是星团的有用之处。他们是一个可以创造的明星协会 限制宇宙射线并使冲击加速的扰动 他们。”
什么是切伦科夫光探测器？
HAWC 的 300 多个巨大水箱等待着宇宙射线阵雨 — 阵雨 以接近光速向地面移动的粒子。，它们在水中产生协调的蓝光闪光，使研究人员能够 到重建能量和宇宙起源引发级联的伽马射线.
但是如何能够测量 5,000 光年银河尺度上的原子相互作用 来自地球？研究人员使用了 HAWC 检测罐 1,343 天的测量结果。
黄解释了 HAWC 的物理学家如何通过测量伽马射线来追踪宇宙射线 这些宇宙射线在银河加速地点产生的射线：“我们没有测量 直接伽马射线；我们测量了产生的二次射线。当伽马射线相互作用时 它们与大气一起产生粒子簇射中的二次粒子。”
“当 HAWC 检测到粒子簇射时，我们可以测量簇射和电荷 二次粒子，”黄说。 “我们使用粒子电荷和时间信息 从初级伽玛重建信息。”
更多关注天空
除了 HAWC 之外，研究人员还计划与南方广域伽马射线合作 天文台（SWGO），目前正处于规划阶段的天文台 切伦科夫光探测器类似于 HAWC，但将位于南半球。
“看看我们在南半球能看到什么会很有趣，”Huentemeyer 说。 “我们将能够清楚地看到银河系中心，这是我们在北部地区所没有的 半球。 SWGO 可以为我们提供更多星团候选对象。”
未来跨半球的合作有望帮助世界各地的科学家 继续探索宇宙射线的起源并了解更多关于星系本身的信息。
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