宇宙射線是來自外太空的高能粒子。其中碳、氧原子核是恒星核合成過程中產生的原初粒子,而硼原子核主要是碳、氧原子核在傳播過程中和星際物質碰撞後產生的次級粒子。在前六年觀測中,"悟空"共記錄了超過350萬個碳、氧、硼原子核資料,科研人員據此精確繪製出0.01TeV/n到5.6TeV/n(1TeV/n =1萬億電子伏特/核子)能段宇宙射線硼/碳比和硼/氧比的精確能譜。在大約0.1TeV/n處,能譜出現了明顯不同於理論預期的拐折。
暗物質衛星首席科學家、中國科學院院士常進介紹,這是"悟空"首次對宇宙射線中的次級/原初粒子比例進行精確測量。在1TeV/n以上能段,"悟空"繪出的能譜精度最高,並且"看"到了不同於預期的能譜結構,這意味著經典宇宙射線傳播模型或需進一步修正。
衛星科學團隊成員、中科院紫金山天文臺副研究員岳川解釋,高能段的硼/碳、硼/氧比例出現拐折,可能是因為高能粒子在宇宙中的傳播比預想更慢。原初粒子的傳播速度越慢,就有越多機會與星際物質碰撞,進而碎裂產生更多次級粒子。
"由於宇宙射線粒子的碰撞產物會構成暗物質探測的背景,這項研究還可能幫助人類更精確地尋找暗物質。"嶽川說。
"悟空"是中國的第一顆天文衛星,於2015年底發射。目前,衛星探測器狀態仍然良好,各項科學資料也在不斷積累中。
"悟空"科研團隊披露,目前,團隊正開展下一代暗物質探測專案"甚大面積伽馬射線空間望遠鏡(VLAST)"的關鍵技術攻關。下一代空間望遠鏡對伽馬射線的探測能力將提升50倍以上,可能幫人類追蹤到暗物質的具體蹤跡,還可以高效研究宇宙天體變化。
此次研究成果已於近日發表在中國綜合類學術期刊《科學通報》(英文版)上。
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