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室女座的神秘现象

2018-8-9 11:27| 发布者: 鸿涛| 查看: 100| 评论: 0

摘要: 在宇宙中,许多天体都在不断地发射出超高能的粒子,但我们银河系的近邻——室女座星系团却不吭不哈地呆在那里,它究竟在玩什么花招?在宇宙中,有些天体就像一台大型的高能加速器,发射出超高能的粒子。这些高能粒子 ...

在宇宙中,许多天体都在不断地发射出超高能的粒子,但我们银河系的近邻——室女座星系团却不吭不哈地呆在那里,它究竟在玩什么花招?

在宇宙中,有些天体就像一台大型的高能加速器,发射出超高能的粒子。这些高能粒子在穿过浩渺的宇宙空间到达地球之前,大多数被地球磁场和太阳风屏蔽掉了,只有极个别钻进了设在地面的探测器中,被我们所探测到。这些天外来客叫“宇宙线”。

室女座的神秘现象

天外来客来自何方?

超高能的宇宙线是目前已知的静止质量不为零的物质中速度最快的物质。你可能想像不到这些粒子的速度有多快。在此不妨打个比方:根据爱因斯坦的相对论,光速是物质运动的速度极限。如果一束光从一个遥远的星系出发,需要经过3亿年才能到达地球,那么同样的距离让超高能宇宙线来走,则只需要3亿年加1微秒。也就是说比光仅仅慢了1微秒。你可以想像这个速度有多快!由此也说明这种粒子能量也很高。

过去科学家一直认为,被我们所探测到的这些宇宙线,应该来自离我们上百亿光年之外的星系。他们认为,这么高能量的粒子只可能存在于高温、高能的宇宙大爆炸初期。由于宇宙膨胀,这一时期的星系,应该离我们至少已经有上百亿光年的距离。但这样一来,又产生了一个问题:这些粒子怎么能够到达地球的?因为宇宙空间并非是一无所有的真空,而是里面充满了大爆炸留下的微波背景辐射。这些背景辐射就像稠密的海洋,超高能粒子在其中穿行上几亿光年,速度就会大幅度下降,但我们所探测到的这些宇宙线的速度并没有下降。

这么一来,要么是爱因斯坦的狭义相对论错了,要么是我们对宇宙线的来源认识有误。

我们不妨把宇宙线想像成子弹。子弹在空气中穿行,射程有几百甚至上千米远,但是它在水里的速度却下降得非常快,只要半米深的水就足可把其速度降到打不死人的程度。微波背景辐射对宇宙线的阻挡效果也与此相似。

直到2007年,这一谜团才算解开。这一年美国科学家通过分析发现,宇宙线并非来自几亿光年外的远方,而是来自离我们不到上亿光年的近邻,这点距离还不足以使它的速度下降很多。于是,那些动不动就想推翻爱因斯坦相对论的人的意图又一次落空了。

室女座的神秘现象

室女座的宇宙线

失踪了!

但是一波既平,一波又起。正当科学家在争论什么样的天体才会把粒子加速到如此惊人地步的时候,他们发现我们的近邻室女座星系团却没有发射出宇宙线。

室女座星系团离我们只有6000万光年、拥有1000多个大型星系。在宇宙学家眼里,室女座星系团真可谓是各类天体的“博物馆”,什么稀奇古怪的天体应有尽有:黑洞、暗物质、白矮星、中子星……既然如此,不论宇宙线来自什么天体,黑洞也好,中子星、暗物质也好,室女座星系团都应该有宇宙线发出来呀。可是地球上的物理学家至今还没探测到从室女座星系团方向射来的宇宙线。该星系团的宇宙线神秘失踪了!

室女座的神秘现象

对于我们普通人来说,室女座星系团的宇宙线失踪不失踪与我们没什么关系,但对科学家来说,这可是个大问题。设想一下,你隔壁是一位神秘莫测的邻居,你能住得安心吗?为此,科学家费尽心机要弄清楚室女座星系团的宇宙线失踪的原因。

那么,如何解释这一失踪现象?一部分科学家认为我们的观测数据积累得还不够,因为到达地球的宇宙线毕竟是一种稀罕的东西,需要我们耐心等待。只要有耐心,“面包会有的,牛奶也会有的”,因此至今没观测到室女座星系团的宇宙线根本算不上是什么谜。

但是另一部分人却没这么心安。他们说,虽然到达地球的宇宙线十分罕见,但就像一个人被世界上火力最猛的机枪扫射一样,虽然没被“有幸”打中,至少也该听到几颗子弹呼啸而过呀,可是至今来自室女座星系团的“子弹”一颗都没有,这怎能叫人睡得着觉?于是他们提出各种可能来解释室女座星系团宇宙线失踪之谜。

室女座的神秘现象

众说纷纭的失踪理论

大多数科学家一般把超大质量黑洞当作产生宇宙线的主要嫌疑对象,这是因为这些庞然大物在吸收物质的时候,掉进去的物质会一边下落,一边旋转,从而在它周围形成一个盘。盘里的物质相互摩擦会产生高能的电场,像回旋加速器一样,这些电场会把带电粒子加速到极高的速度。而且,盘越大,被加速粒子最终能达到的速度也越大。

根据这种观点,有科学家认为,室女座星系团虽然拥有很多超大质量黑洞,但它们周围的物质盘相对比较小,不足以把粒子加速到宇宙线的水平,所以室女座星系团也许根本就没有发射宇宙线的能力。

室女座的神秘现象

还有一种观点认为,室女座星系团其实是有发射宇宙线的能力,只是发射的宇宙线被磁场偏转掉了。我们知道磁场对带电粒子有偏转作用,宇宙线大多是带电粒子,所以它们会被磁场偏转。于是持这种观点的人认为,来自室女座星系团的宇宙线被银河系外围的强磁场偏转了。偏转后的宇宙线改变了方向,所以即使被我们探测到了,也不会把这笔“账”算在室女座星系团上,而以为来自别的星系。

另外有种观点认为,室女座星系自身的强磁场就足以束缚逃逸的粒子。

这场争论何时能见分晓,一时还不可预测。不过天文学家并没有就此罢休,他们总想找出确切答案,为此,他们已经开始建性能更好的望远镜了,我们相信,不久的将来就能揭开室女座宇宙线失踪之谜。

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