紫金山天文台发现银河系中心的宇宙线新成分

记者从中国科学院紫金山天文台获悉，最近该台黄晓渊、袁强、范一中三位研究员发现了银河系的中心（银心）的宇宙线新成分以及宇宙线的磁屏蔽效应，成果在线发表在《自然通讯》上，引起国际天文学界关注。

长期以来，银心一直是天文学家最为关注的天体实验室之一。据介绍，银心包含有超大质量黑洞、林林总总的天体以及预期存在的大量暗物质等，这使得人们对银心的研究兴趣长久不衰。

宇宙线则是在极端天体环境中产生的高能带电粒子，是研究众多物理和天文问题如粒子加速、星际介质湍动属性、星际磁场等的重要信使，是人类观察宇宙的重要窗口。宇宙线和星际介质碰撞可以产生伽马射线，因此可以通过伽马射线来研究宇宙线的起源和传播等性质。

2016年，H.E.S.S.（高能立体视野系统，一个位于纳米比亚的大气切连科夫望远镜阵列）通过观测银心附近的弥散伽马射线辐射，发现银心存在持续的宇宙线加速现象，且可以将宇宙线加速到PeV能量，该加速源很可能和银心的超大质量黑洞的活动有关。

紫金山天文台研究团队利用费米卫星的伽马射线数据，仔细研究了银心附近区域的宇宙线分布。在较低的能段认证了H.E.S.S.等发现的PeV加速源的低能对应体，支持了银心宇宙线源的存在，也说明该宇宙线源可以有效地加速横跨多个能量段的高能粒子。

此外，研究团队还发现，在银心附近的中心分子云区域的宇宙线能量密度比分子云外的宇宙线“海”的能量密度更低。这意味着中心分子云扮演着一个壁垒的角色，有效阻止了宇宙线“海”中的高能粒子穿入该区域。其物理原因可能是因为分子云中的磁场强度更高，将宇宙线粒子屏蔽在分子云外。类似的磁屏蔽效应在我们的太阳系中其实早已观测到，即宇宙线的太阳调制效应。我们的银河系整体也类似于这样一个壁垒，将河外的低能宇宙线“拒之门外”。