具有巨大能量的光子来自银河系最大的加速器吗？

　　多年以来，在我们银河系的浩瀚星空中，天体物理学家一直在追踪电子加速器——带有巨大能量的粒子的天然加速器。多亏了HAWC宇宙辐射观测站，才发现了它们存在的另一条可能的踪迹：光子中的一些最高能量。但是，特别重要的是，这次不仅记录了高能光子，而且还确定了它们的可能起源。

　　我们知道它们的存在，我们只是不知道它们到底在哪里或它们看起来像什么。压电加速器是我们银河系中最大的自然粒子加速器，因为这就是我们在这里谈论的内容，它们能够使质子和电子加速以提供比可见光光子能量大数十亿倍的能量。检测电子加速器的问题源于以下事实：它们加速的粒子带有电荷，因此会被银河系中的磁场偏转。这项发现是得益于高空水切伦科夫（HAWC）伽玛射线天文台收集到的数据，使我们离寻找第一个宇宙原子发射器和了解其性质有了极大的距离。

　　HAWC天文台位于墨西哥塞拉内格拉火山的斜坡上，海拔4100 m。它由300个水箱组成，每个水箱周围都装有敏感的光电倍增管。当以比水的光速还快的速度传播的二次宇宙辐射粒子进入水箱时，就会出现电磁“轰”，即微弱的辐射闪光（切伦科夫），被光电倍增管检测到并放大。仔细分析同时在各个储罐中观察到的闪光，可以提取有关初始宇宙辐射粒子的类型，能量和方向的信息，这些信息启动了已记录的次级粒子的级联。

　　“根据HAWC收集的数据，我们能够确定能量约为200兆电子伏特的光子源。对于光子而言，这是一个极高的价值，比我们的眼睛所能感知的光子的典型能量高一百亿倍。”位于克拉科夫的波兰科学院核物理研究所（IFJ PAN）的萨布丽娜·卡萨诺瓦（Sabrina Casanova）博士说。她与美国霍顿（Houghton）密歇根理工大学的弗朗西斯科·萨勒斯·格鲁斯博士（IFJ PAN＆IFIC）和博士生黄德志（Dezhi Huang）一起是主要作者之一。

　　与质子和电子相比，光子具有令人愉悦的功能：它们忽略磁场，并沿时空允许的最短路径到达目标。因此，一旦在银河系中确定了光子的出射方向，通常就可以确定其来源。这不是一件容易的事，但是在这种情况下，它是成功的。200 TeV光子的来源原来是最近发现的脉冲星eHWC J1825-134的一个区域，在Vela星座的背景下在南半球可见，并且距地球约13000光年。

　　对这种高能光子的观察很少，甚至更难辨认来源。该记录目前属于能量为450 TeV的光子，该光子是用西藏的中日ASgamma探测器探测到的。在这种情况下，光子来自金牛座星座背景下著名的蟹状星云中脉冲星附近。

　　“我们现在知道两种机制可以解释能量为200 TeV或更高的光子的存在。” Salesa Greus博士在详细阐述之前解释说：“根据第一种方法，这种高能光子的来源可能是具有更高能量的电子。超新星残余或脉冲星发出的能量，然后与填充宇宙的微波背景辐射相互作用。这种情况似乎适合蟹状星云。事件过程的第二个变体假设光子是由于脉冲星发出的质子与星际空间中的物质的相互作用而诞生的。在这种情况下特别有趣的是，质子的能量必须至少比观察到的光子的能量大一个数量级！”

　　eHWC J1825-134脉冲星的区域是一个复杂的天文结构，内部有多种高能伽玛射线源。HAWC研究人员已确定200 TeV光子的起源不是脉冲星本身，而是先前未知的来源：附近的星际物质云。它围绕着大约一百万年的年轻恒星群，命名为[BDS2003]8。因此，观察到的光子可能是来自eHWC J1825-134脉冲星的质子所发射的，而该脉冲星在[BDS2003] 8星群中具有足够的时间在局部磁场中加速到几PB电子伏特的能量，并在与云的相互作用中产生高能光子。如果事态的这种变化在随后的观察中得到证实，那么我们将处理我们银河系中发现的第一个原子发射器。

　　“目前，我们的数据太少，无法明确决定宇宙加速器的性质，该加速器负责在eHWC J1825-134地区产生200 TeV光子。但是，如果某个地方藏有银河战士，那么我们就已经找到了一个非常优秀的候选人。”卡萨诺瓦博士说。