現(xiàn)代天文的諾米堅(jiān)持認(rèn)為相對論性的噴流是有反應(yīng)的不可能存在能量特別高的電磁輻射，它們位于遠(yuǎn)離地球的活動星系的核心。然而，從HAWC天文臺的最新數(shù)據(jù)中，我們看到了一幅不同的現(xiàn)實(shí)圖景：從我們銀河系內(nèi)部的“后院”發(fā)射的天體物理源的噴射也被證明是極高能量的伽馬光子的來源。

極高能量的電磁輻射不僅產(chǎn)生于遙遠(yuǎn)星系活動核的噴流中，也產(chǎn)生于銀河系內(nèi)被稱為微類星體的噴流物體中。國際高海拔水切倫科夫伽瑪射線天文臺（HAWC）的科學(xué)家們的這一最新發(fā)現(xiàn)從根本上改變了以前對超高能宇宙輻射形成機(jī)制的理解，并在實(shí)踐中標(biāo)志著其進(jìn)一步研究的革命。

自從維克多·赫斯（Victor Hess）在1912年發(fā)現(xiàn)宇宙輻射以來，天文學(xué)家一直認(rèn)為，在我們的星系中，使這些粒子加速到最高能量的天體是巨大的超新星爆炸的遺跡，稱為超新星遺跡。然而，從HAWC天文臺的最新數(shù)據(jù)中出現(xiàn)了一幅不同的畫面：超高能量的輻射源原來是微類星體。波蘭科學(xué)院核物理研究所（IFJ PAN）的天體物理學(xué)家在克拉科夫的發(fā)現(xiàn)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，他們得到了國家科學(xué)中心的資助。

HAWC天文臺建在墨西哥塞拉內(nèi)格拉火山的斜坡上，目的是記錄來自太空的高能粒子和光子。該設(shè)施由300個(gè)裝有光電倍增管的鋼水箱組成，這些光電倍增管對被稱為切倫科夫輻射的短暫閃光非常敏感。當(dāng)一個(gè)粒子在水中以超過光速的速度運(yùn)動時(shí)，就會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。通常，HAWC捕獲的伽馬光子的能量范圍從數(shù)百千兆電子伏特到數(shù)百太電子伏特。這些能量比可見光光子的能量高出一萬億倍，比大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）加速器加速的質(zhì)子能量高出十幾倍。

類星體內(nèi)的超大質(zhì)量黑洞，即一些星系（具有巨大質(zhì)量的物體，其質(zhì)量相當(dāng)于數(shù)億個(gè)太陽）的活動核，會加速并吸收周圍吸積盤中的物質(zhì)。在這個(gè)過程中，狹長的物質(zhì)流，也就是所謂的噴流，從黑洞的兩極附近沿其旋轉(zhuǎn)軸向兩個(gè)方向射出。它們以接近光速的速度運(yùn)動，產(chǎn)生沖擊波——正是在那里產(chǎn)生了能量極高的光子，最高可達(dá)數(shù)百太電子伏特。

類星體位于其他星系的核心，是離我們非常遙遠(yuǎn)的天體之一：最近的（Markarian 231）距離地球6億光年。這與微類星體的情況不同。它們是緊湊的雙星系統(tǒng)，由一顆大質(zhì)量恒星及其吸收物質(zhì)的黑洞組成，它們發(fā)射出長度達(dá)數(shù)百光年的噴流。到目前為止，僅在我們的銀河系中就發(fā)現(xiàn)了幾十個(gè)這樣的天體。

“從微類星體探測到的光子通常比從類星體探測到的光子能量低得多。通常，我們討論的是數(shù)量級為幾十千兆電子伏特的值。與此同時(shí)，我們在HAWC天文臺的探測器記錄的數(shù)據(jù)中觀察到一些非常令人難以置信的東西：光子來自我們星系中的一個(gè)微類星體，但攜帶的能量比一般情況高出數(shù)萬倍！Sabrina Casanova博士（IFJ PAN）說，他與密歇根理工大學(xué)的王曉杰博士和馬里蘭大學(xué)的黃德志博士是第一個(gè)觀察到這種異常現(xiàn)象的人。

能量高達(dá)200太電子伏的光子的來源已被發(fā)現(xiàn)是微類星體V4641人馬座（V4641 Sgr）。它位于人馬座的背景中，距離地球約2萬光年。這里的主要角色是一個(gè)質(zhì)量約為6個(gè)太陽質(zhì)量的黑洞，它從質(zhì)量為太陽3倍的恒星巨星那里吸引物質(zhì)。這些天體圍繞一個(gè)共同的質(zhì)心運(yùn)行，在不到三天的時(shí)間里相互繞一圈。有趣的是，Sgr V4641系統(tǒng)發(fā)射的噴流是指向太陽系的。在這種情況下，地球上的觀測者對噴流開始和結(jié)束時(shí)物質(zhì)的時(shí)間有一種相對論性扭曲的感知：噴流的前部開始顯得比實(shí)際年齡年輕。因此，射流似乎以超光速在太空中傳播，在目前的情況下是光速的9倍。

“值得注意的是，V4641 Sgr微類星體并不是唯一的。與此同時(shí)，LHAASO天文臺探測到的極高能量的光子不僅來自這個(gè)，也來自其他微類星體。因此，微類星體似乎對我們銀河系中最高能量的宇宙射線輻射做出了重大貢獻(xiàn)，”卡薩諾瓦博士補(bǔ)充說。

這一最新發(fā)現(xiàn)不僅引起宇宙射線科學(xué)家的興趣。它證明，在距離地球相對較近的地方，射流形成和超高能光子產(chǎn)生的機(jī)制一定與活躍的遙遠(yuǎn)星系的核中類似，與黑洞的質(zhì)量適當(dāng)?shù)爻杀壤?。微類星體的這些過程發(fā)生在一個(gè)對人類更友好的時(shí)間尺度上——幾天，而不是幾十萬或幾百萬年。此外，微類星體發(fā)射的光子不必穿過數(shù)百萬光年的宇宙真空，在那里它們可以與無處不在的宇宙背景輻射的光子相互作用時(shí)被散射或吸收。所有這些都意味著，天體物理學(xué)家第一次有能力對星系演化的關(guān)鍵過程進(jìn)行全面的、幾乎不受干擾的觀察。