太阳释放超高能伽马射线，科学家发现新秘密

科学家们发现了从太阳中涌出的伽玛射线的显着过剩，这些射线代表了迄今为止从地球的恒星中探测到的最高能量的光发射。

密歇根州立大学的博士后研究助理梅尔·安尼萨（Mehr Un Nisa）在《物理评论快报》上发表的新研究中表示：“太阳比我们想象的要令人惊讶，我们以为我们已经了解了这颗恒星，但事实并非如此。”

这个意外的发现是由科学家们通过对‘高海拔水制奇伦科夫观测台’（High-Altitude Water Cherenkov Observatory，简称HAWC）在2015年3月完成之后持续追踪伽玛射线发射的6年观测数据进行筛选而得出的。

HAWC的数据显示，我们的太阳能够产生超高能量的伽玛射线过剩，超出了当前我们对太阳行为的模型所能解释的范围。为了提供背景，由于在太阳核心的核聚变反应产生的可见光携带的能量相当于一个电子伏特。

然而，HAWC探测到的伽玛射线被注册为携带着一万亿至近10万亿个电子伏特的能量。根据密歇根州立大学的发布，这使得伽玛射线成为‘有史以来从太阳观测到的最高能量的光。’

令人难以置信的詹姆斯·韦伯太空望远镜图像

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尼萨解释道：“在查看了六年的数据之后，我们发现了这些伽玛射线的过剩。当我们第一次看到时，我们觉得自己肯定弄错了。太阳在这些能量下不可能如此明亮。”

太阳产生的伽玛射线的一个重要部分是由被称为宇宙射线的带电粒子击中太阳大气层产生的。这些高能粒子本身是在距离我们太阳系边界远离的地方发生的灾难性事件中产生的，例如巨大的超新星爆发或黑洞的副产品。

当宇宙射线在太阳的磁场的作用下被偏转回太空时，它们与恒星大气中的气体相互作用，触发了太阳伽玛射线的产生，其中一部分被地球密集的大气层吸收。

早在2011年，美国航空航天局的费米望远镜就揭示了太阳能够产生极高能量的伽玛射线，并且太阳产生的这些射线的数量约为早期估计的七倍。然而，根据密歇根州立大学的说法，费米望远镜的探测能力受到其伽玛射线探测器的限制，该探测器只能追踪最高能量达到2000亿电子伏特的粒子。

然而，HAWC没有这样的限制，能够探测到携带数万亿电子伏特能量的伽玛射线。HAWC位于墨西哥普埃布拉附近两座休眠火山的山峰之间的海拔13000英尺处，从审美角度来看，HAWC与传统望远镜完全不同。

它没有古老的哈勃太空望远镜的圆柱设计，也没有美国国家航空航天局的折纸式詹姆斯·韦伯太空望远镜的金色镜面和反射器。相反，HAWC由大约300个充满约6万吨纯净水的水箱组成。

当伽玛射线撞击地球大气层时，它们分解成光的碎片和较低能量的粒子，统称为‘空中阵雨’。当这些粒子接触到水箱时，它们会产生切伦科夫辐射形式的光，然后被HAWC的仪器检测到。

除了收集有关伽玛射线极高能量特性的读数外，HAWC的数据还显示，这些射线往往发生在太阳经历相对休眠的11年活动周期的阶段。未来，科学家将致力于解答太阳的磁场如何与宇宙射线相互作用，从而产生高能量的伽玛射线的问题。

“这表明HAWC正在为我们对银河系在最高能量上的认识增加信息，同时也提出了关于我们自己太阳的问题，”参与该论文的近100位科学家之一尼萨表示，“它让我们以不同的光线看待事物。确实如此。”