银河系中心的宇宙射线源找到了！可能来自黑洞

英国《自然》杂志3月16日公布的一项研究显示，银河系中心的黑洞是银河系内宇宙射线的源头，其制造的宇宙射线能量，比目前世界最大粒子加速器LHC的还要高100倍。

长期难以解开的科学谜团

这项研究成果来自位于纳米比亚的高能立体望远镜系统（H.E.S.S.）。H.E.S.S 由来自12国、42个机构的国际合作组织运营，主要用于观测宇宙中极端事件发出的高能伽马射线。

12年来，H.E.S.S.一直在绘制银河系中心的高能伽马射线地图，这些伽玛射线源自银河系最深处的宇宙射线。H.E.S.S.最新数据的分析首次揭示了银河系宇宙辐射的源头——银河系中心的黑洞，其制造的宇宙射线能量，比目前世界最大的粒子加速器LHC的还要强大100倍，如此高的能量强度从未在银河系内观测到过。 

地球常年持续遭受来自宇宙诞生时的高能粒子轰击，正是这些粒子构成了所谓的“宇宙辐射”。这些辐射出的宇宙射线都带电，在经过遍布银河系内的磁场时将发生偏转。由于偏转后的方向随机没有规律，科学家几乎不可能直接确定它们的源头。正因如此，一个多世纪来，宇宙射线的源头成为长期难以解开的科学谜团。 

幸运的是，宇宙射线能与射线源附近的光线和气体发生相互作用，释放出伽马射线。这是一种不受磁场影响，以直线传播的射线，可以用于追溯宇宙射线的源头。当高能伽马射线向地球袭来时，它们与大气顶层的分子发生反应，形成一簇次级粒子，这些粒子能够发出所谓的切伦科夫光脉冲。通过观测这种闪光，过去三十年已有100多个高能伽马射线源被确定。为此，科学家动用了具有大型镜面、高灵敏度光电探测器的望远镜。位于纳米比亚的H.E.S.S.正是这类望远镜阵列中的最新一代。 

高能立体望远镜系统（H.E.S.S.）

最合理的来源：超大黑洞人马座A*

众所周知，银河系中产生的宇宙射线能量高达100TeV，可能来自于超新星遗迹、脉冲星风星云(Pulsar Wind Nebula)等天体。可是，对到达地球的宇宙射线理论论证和直接观测表明，银河系内的宇宙射线源足以产生能量至少高达1PeV的粒子。近些年已经发现许多能提升数个TeV能级的“太空加速器”，但能量最高的宇宙射线源在哪一直没有结果。 

过去10年，H.E.S.S.对银河系中心做了详尽的观测，最终找到了PeV能级的宇宙射线加速器。在最初的三年观测中，H.E.S.S.在银河系中心区域发现一个非常强大的伽玛射线点源，以及一个被横跨500光年的分子云笼罩的伽玛射线漫射源。接近光速的宇宙射线轰击这些分子云，与其中的物质作用就能释放出伽马射线。观测到的伽马射线与分子云内的浓密物质之间显示出极好的空间一致性，表明在这一区域存在一个或多个宇宙射线加速器，但辐射源的特性依然是个谜。 

2004-2013年间，H.E.S.S.进行了更深入的观测，为寻找上述区域的宇宙射线源指明了新路。参与研究的科学家称：“超出预期的大量数据以及分析方法的改进，使得我们能够同时测量宇宙射线的空间分布和能量。”有了这些特殊的观测手段，H.E.S.S.的科学家首次查明了这些射线的来源。他们认为，在银河系中心33光年范围内的某个区域，存在一个可以将质子能量提升至1PeV的天体，至少已经存在了1000年。 

银河系中心存在许多能够产生高能宇宙射线的天体，包括超新星遗迹、脉冲星风星云、大质量恒星簇等。不过，H.E.S.S.的科学家认为，银河系中心的超大黑洞人马座A*是最合理的来源。如果最终得到确认，将有望终结宇宙射线起源的百年争论。