三类高能宇宙射线可能都来自黑洞喷流

新华社——美国科学家最近提出，三种能量极高、来源神秘的宇宙射线可能都来自银河系中心的巨型黑洞喷射流。

宾夕法尼亚州立大学和马里兰大学的研究人员在英国杂志《自然-物理》新在线版上发表的一篇论文中称，他们首次提出了一个新模型，通过详细计算解释了超高能宇宙射线、高能中微子和高能伽马射线这三种“宇宙信使”的起源。也就是说，超大质量黑洞产生的喷流可以在星系中心活动极其强烈的区域产生这三种高能宇宙射线。

宇宙射线是来自外层空间的高能亚原子粒子，无数这样的粒子像雨一样倾泻到地球上。它们携带宇宙起源和天体演化的信息，被视为“宇宙信使”。这些粒子的起源是宇宙学中最大的难题之一，尤其是那些能量极高的粒子。

超高能宇宙射线主要由原子核组成，携带的能量超过1018电子伏特，远远超过人类建造的最强大的粒子加速器所能达到的水平。中微子是一种基本粒子，质量极小，穿透力强，与普通物质的相互作用很小。高能中微子的能量是1015电子伏特。伽马射线是波长非常短的电磁波。高能伽马射线的能量是1012电子伏特。

研究人员说，尽管三种高能宇宙射线的能量相差几个数量级，但它们有一些相似的特征，可能有相同的来源。

旋转的超大质量黑洞吞噬物质，并以接近光速的速度将其从两极喷射出来。该模型显示，在宇宙射线被喷流加速后，那些能量较低的被限制在附近区域并冷却下来。高能部分可以从星系中心逃逸，穿过宇宙的广阔空间，成为人类观察到的超高能宇宙射线。后者进一步与星际物质反应，产生高能中微子和高能伽马射线。

研究小组预计，该模型将接受新数据的测试，特别是来自下一代中微子探测设备和伽马射线望远镜阵列的数据。

中国科学新闻(2018-01-25，第二版国际)