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記者3月27日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)了解到，該校物理學(xué)院天文學(xué)系和深空實驗室的楊睿智教授、劉冰副研究員與國內(nèi)外專家合作，對距離地球較近的巨分子云的伽馬射線輻射進(jìn)行了分析研究，發(fā)現(xiàn)致密分子云團(tuán)塊對低能宇宙線有較強(qiáng)的“屏蔽”作用，分子云致密團(tuán)塊處的宇宙線密度顯著低于星際介質(zhì)中的平均值。該項研究成果作為一項重要的觀測發(fā)現(xiàn)于近日發(fā)表在國際期刊《自然·天文》上。
宇宙線是來自外太空的相對論性帶電粒子，它們與星際介質(zhì)作用產(chǎn)生的伽馬射線是追溯其起源和傳播過程的絕佳探針。作為星際介質(zhì)的重要組成部分，宇宙線貢獻(xiàn)了星際介質(zhì)大概三分之一的能量密度。如果宇宙線能夠自由地穿透分子云，那么望遠(yuǎn)鏡觀測到的分子云不同區(qū)域伽馬射線的單位面積流強(qiáng)與氣體柱密度成簡單的正相關(guān)，并且伽馬射線的能譜形態(tài)也應(yīng)該一致。
研究團(tuán)隊通過對費(fèi)米大視場望遠(yuǎn)鏡的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析后發(fā)現(xiàn)，在均勻宇宙線分布的假設(shè)下，巨分子云中致密分子云團(tuán)塊處出現(xiàn)了顯著的“空洞”結(jié)構(gòu)，這一結(jié)果意味著這些致密分子云團(tuán)塊處的實際宇宙線密度低于密度較低的彌散區(qū)域宇宙線密度。結(jié)合伽馬射線數(shù)據(jù)和氣體密度分布數(shù)據(jù)，他們推導(dǎo)出兩種區(qū)域宇宙線的能譜分布，并發(fā)現(xiàn)與彌散氣體中的宇宙線分布相比，致密團(tuán)塊處的低能宇宙線密度顯著下降。
對這一能譜特征的一種可能解釋是，宇宙線在分子云團(tuán)塊中的擴(kuò)散要顯著地慢于其在星際介質(zhì)中的擴(kuò)散，使得低能宇宙線在穿透進(jìn)致密團(tuán)塊之前已經(jīng)由于強(qiáng)烈的電離過程和非彈性散射過程損失了大部分能量，因而無法進(jìn)入最致密區(qū)域。自身能量較高的宇宙線可以穿透分子云致密的核心區(qū)域，而低能宇宙線則因能損過快被“屏蔽”在外。
該項研究首次對致密分子云團(tuán)塊內(nèi)的宇宙線密度進(jìn)行了測量，發(fā)現(xiàn)了分子云密度漲落對宇宙射線的調(diào)制效應(yīng)。研究人員表示，該研究結(jié)果有望對恒星形成和星際化學(xué)等領(lǐng)域的研究工作產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
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