[转帖] 【科技】新发现——来自天鹅座的信号

2021年5月17日，中国科学院高能物理研究所、施普林格·自然出版机构在北京联合发布：国家重大科技基础设施“高海拔宇宙线观测站”在银河系内发现大量超高能宇宙加速器，并记录到能量达1.4拍电子伏的伽马光子（拍=千万亿），这是人类观测到的最高能量光子，突破了人类对银河系粒子加速的传统认知，开启了超高能伽马天文学的时代，这些讯息是来自天鹅座方向的1万年前的信号，其传导电磁波是能量最高的伽马射线。

发现最高能量的光子来自天鹅座内非常活跃的恒星形成区，还发现了12个稳定伽马射线源，光子能量一直延伸到1拍电子伏附近，这是位于LHAASO视场内最明亮的一批银河系伽马射线源，测到的伽马光子信号高于背景7倍标准偏差以上，源的位置测量精度优于0.3°。


天鹅座为北天星座之一。每年9月25日20时，天鹅星座升上中天。夏秋季节是观测天鹅座的最佳时期。有趣的是，天鹅座由升到落真如同天鹅飞翔一般：它侧着身子由东北方升上天空，到天顶时，头指南偏西，移到西北方时，变成头朝下尾朝上没入地平线。

天鹅座完全沉浸在白茫茫的银河之中，与银河两岸的天鹰座和天琴座鼎足而立，这三个星座的三颗主星（α星）,即牛郎星、织女星和天津四组成了一个大的三角形（夏天的大三角）。所以，在夏天的夜空中，虽然银河像轻纱，繁星密布，但是天鹅座并不难寻找，在银河之中仍能显赫它的容光。
超高能伽马光子是真实存在的

银河系内的宇宙线加速器存在能量极限是个“常识”，过去预言的极限就在拍电子伏附近，从而预言的伽马射线能谱在0.1 拍电子伏附近会有“截断”现象， 位于四川的高海拔宇宙线观测站发现了最高能量光子，证实了银河系没有我们想的那么平静，高能量的宇宙线加速器也是存在的。可能是一种尚未发现的天体，也有可能是一种特殊的系统机制。宇宙线的本质是一个个粒子，以质子、氦原子核和碳原子核为主，电子和光子也有。


它们从哪来？答案无人知晓，每一束来到地球的宇宙线，都是旅行了数万年的时光才抵达的。它们的质量非常小，本身又携带着电荷，一碰到天体的磁场，会发生不同程度的偏转，方向一直在变化。没有哪个宇宙线是没有经过任何偏转，就能顺利来到地球的。超高能伽马光子严格意义上来说伽马射线也是一种光，只是携带的能量过大，且肉眼看不见。在太阳系里，太阳是当之无愧的“能量之源”，中等质量恒星的一生中释放出来的能量，伽马射线暴能够轻松达到，只需要几秒钟的时间。



什么是LHAASO？它到底有多牛？

LHAASO(Large High Altitude Air Shower Observatory)全称为：高海拔宇宙线观测站。2017年，国家重大科技基础设施——LHAASO在四川稻城海子山开建，经过4年建设，预计2021年7月将整体完工。具体来说，它是捕捉“天外来客”的“火眼金睛”、国之重器，它是目前世界上灵敏度最高的超高能伽马射线观测站，它将助力于破解宇宙线起源这一“世纪之谜”，在建设过程中，它已经陆续有1/2、3/4的阵列投入科学运行。LHAASO的核心科学目标就是：探索高能宇宙线起源以及相关的宇宙演化、高能天体演化，寻找暗物质。

能量越高的粒子数量越稀少，因此想要捕捉到更高能量的粒子，就需要提高探测器的规模。LHAASO 地面粒子阵列由 1188 台缪子探测器（埋在图中的土堆之下）和 5195 台电磁粒子探测器（图中的绿色盒子）组成，覆盖了相当于200个足球场的面积。虽然目前观测能力才发挥出了一半，但已经远远超过了世界上其他同类观测设备，等到今年下半年全部建成以后，一定会取得更多的发现。再加上 3 个总面积达 7.8 万平米的水切伦科夫探测器以及几十台大气广角切伦科夫望远镜做复合观测，LHAASO 很有可能将在未来 20 年内在宇宙线观测领域保持地表最强，希望由中国人为全人类揭开宇宙线起源这一世纪之谜。


宇宙线的能谱在拍电子伏(1拍=1千万亿)附近呈现一个拐折结构，这表明银河系中存在着至少能把质子加速到拍电子伏的天体。对于目前的人类文明来说，拍电子伏是一个难以企及的能量，相比起来，目前地球上最大的人造粒子加速器（即欧洲核子研究中心的LHC）能够加速粒子的极限能量仅为0.01拍电子伏左右。

什么是拍（Peta）：1拍是后面跟着15个零，Peta是数量单位，国际单位值中是每一千跳一个单位，3个0是K，6个0是M，然后依次G、T、最后是P，这个高能量的信号值是之前从来未收到过的，说明宇宙中还有许多未发现过的事物。这些宇宙线的起源天体相当于天然的粒子物理实验室，找到这些天体并研究它们的特性不仅是人类认识理解宇宙的一个重要里程碑，也可能成为突破当前基础物理学框架的关键一步。


夜空中的天鹅座是一个透露着神秘意味的星座，被认为附近可能存在外星文明的塔比星（编号为KIC8462852），就位于天鹅座，这颗恒星的光度经常发生不寻常的变化，以至于不少人认为其周围可能存在戴森球装置，这是一种只有二级文明才能制造出来的收集恒星能量的装置，自发现以来，关于他塔比星文明的猜测就没有停止过。


那么这些高能量伽马光子是从天鹅座的什么天体上来的呢？还是天鹅座的外星文明发出的呢？目前无法定论，这种高能伽马射线有可能是超大质量黑洞的两极发出，也有可能是超新星爆发时候的产物，也有可能是脉冲星信号，既然认为它是1万多年前发出的光线信号，那么其起源就应该位于1万多光年外，不过在那个位置上并没有发现超大质量黑洞的存在，因此推测认为很有可能是超新星爆发的产物。

伽马射线暴是宇宙中最剧烈的爆炸，是一种超级巨大的恒星在死亡时塌缩产生爆炸产生的一种毁灭性的能量爆发，也可能由两颗致密的天体合并时产生，比如黑洞或是中子星，伽马射线的时间长度能够达到数小时，也可能短到千分之一秒。


那么这种高能伽马光子有没有可能是高等文明发射过来的呢？虽然不能完全排除这种可能，但是这种高能光子也并没有超光速，不算是“超光速光子打击”，高等文明没必要做这样的事；而如果是大范围的高能伽马射线覆盖，则需要的能量极其巨大，只有大质量黑洞和超新星爆发才能实现，也可说是具有超高质量的天体把光子加速到1.4帕电子伏的超高能量，这个光子被我们捕获到了。

这一发现很可能说明银河系到处都是“粒子加速器”，我们或需重新认知高能粒子在宇宙中的加速和传播的机制。宇宙线是高能天体演化过程的产物，并不是包含外星人的什么信息，而是很可能包含了天体演化过程的信息。这次的15Ptea的高能宇宙射线，就可以借此来研究宇宙深处天体演化的规律以及高能粒子的规律，高能射线例子对物种进化所起的作用，对基因的变异物种进化机制所起的作用也值得研究。

也许有宇宙自由规则，也许文明等级太低，地球上的我们还是太渺小了，或许缅怀一下逝去的科学家