天体物理冲击：近地微类星体释放极端宇宙辐射

银河系内的微类星体，如人马座V4641，已经被发现可以发射光子，其能量水平以前只属于遥远的类星体。

来自HAWC天文台的这一发现表明，这些局部物体可能对宇宙辐射有重大贡献，提供了类似于活动星系核的机制的更近距离观察。这改变了我们的理解，并允许对宇宙射线发射和射流形成过程进行更清晰、更直接的研究。

宇宙辐射研究的革命

极高能量的电磁辐射不仅来自遥远星系的活动核心，也来自我们银河系内被称为微类星体的喷射物体。国际高海拔水切伦科夫伽玛射线天文台（HAWC）的科学家们的这一突破性发现，极大地改变了我们对超高能量宇宙辐射形成方式的理解，标志着这些现象研究的重大转变。

自从维克多·赫斯（Victor Hess）于1912年发现宇宙辐射以来，天文学家一直认为，将这些粒子加速到银河系中最高能量的来源是大规模超新星爆炸的残留物，即超新星遗迹。然而，来自HAWC天文台的新数据提出了不同的观点：微类星体现在正在成为这种极高能量辐射的来源。克拉科夫波兰科学院核物理研究所（IFJ PAN）的天体物理学家在国家科学中心的资助下，在这一发现中发挥了关键作用。

HAWC的高能现象

HAWC天文台建在墨西哥塞拉内格拉火山的斜坡上，目的是记录来自太空的高能粒子和光子。该设施由300个装有光电倍增管的钢水箱组成，这些光电倍增管对被称为切伦科夫辐射的短暂闪光非常敏感。当一个粒子在水中以超过光速的速度运动时，就会出现这种现象。

通常，HAWC捕获的伽马光子的能量范围从数百千兆电子伏特到数百太电子伏特。这些能量比可见光光子的能量高出一万亿倍，比大型强子对撞机（LHC）加速器加速的质子能量高出十几倍。

类星体和微类星体的作用

类星体内的超大质量黑洞，即一些星系（具有巨大质量的物体，其质量相当于数亿个太阳）的活动核，会加速并吸收周围吸积盘中的物质。在这个过程中，狭长的物质流，也就是所谓的喷流，从黑洞的两极附近沿其旋转轴向两个方向射出。它们以接近光速的速度运动，产生激波——正是在那里产生了能量极高的光子，最高可达数百兆电子伏。

类星体位于其他星系的核心，是离我们非常遥远的天体之一：最近的（Markarian 231）距离地球6亿光年。这与微类星体的情况不同。它们是紧凑的双星系统，由一颗大质量恒星及其吸收物质的黑洞组成，它们发射出长度达数百光年的喷流。到目前为止，仅在我们的银河系中就发现了几十个这样的天体。

前所未有的微类星体观测

「从微类星体探测到的光子通常比从类星体探测到的光子能量低得多。通常，我们讨论的是数量级为几十千兆电子伏特的值。与此同时，我们在HAWC天文台的探测器记录的数据中观察到一些非常令人难以置信的东西：光子来自我们星系中的一个微类星体，但携带的能量比一般情况高出数万倍！Sabrina Casanova博士（IFJ PAN）说，他与密歇根理工大学的王晓杰博士和马里兰大学的黄德志博士是第一个观察到这种异常现象的人。

射手座V4641的意义

能量高达200太电子伏的光子的来源已被发现是微类星体V4641人马座（V4641 Sgr）。它位于人马座的背景中，距离地球约2万光年。这里的主要角色是一个质量约为6个太阳质量的黑洞，它从质量为太阳3倍的恒星巨星那里吸引物质。这些天体围绕一个共同的质心运行，在不到三天的时间里相互绕一圈。有趣的是，Sgr V4641系统发射的喷流是指向太阳系的。在这种情况下，地球上的观测者对喷流开始和结束时物质的时间有一种相对论性扭曲的感知：喷流的前部开始显得比实际年龄年轻。因此，射流似乎以超光速在太空中传播，在目前的情况下是光速的9倍。

「值得注意的是，V4641 Sgr微类星体并不是唯一的。与此同时，LHAASO天文台探测到的极高能量的光子不仅来自这个，也来自其他微类星体。因此，微类星体似乎对我们银河系中最高能量的宇宙射线辐射做出了重大贡献，」卡萨诺瓦博士补充说。

结论：天体物理学的新时代

这一最新发现不仅引起宇宙射线科学家的兴趣。它证明，在距离地球相对较近的地方，射流形成和超高能光子产生的机制一定与活跃的遥远星系的核中类似，与黑洞的质量适当地成比例。

微类星体的这些过程发生在一个对人类更友好的时间尺度上——几天，而不是几十万或几百万年。此外，微类星体发射的光子不必穿过数百万光年的宇宙真空，在那里它们可以与无处不在的宇宙背景辐射的光子相互作用时被散射或吸收。

所有这些都意味着，天体物理学家第一次有能力对星系演化的关键过程进行全面的、几乎不受干扰的观察。