德令哈毫米波望远镜成为探测宇宙线起源的利器

－CO是银河系中宇宙线的探针

 宇宙线的起源问题是21世纪11大科学难题之一。宇宙线中的中性成分即不带电荷的伽玛射线在传播过程中不受空间磁场的偏转影响，能直接给出产生源的方向及其物理特性，所以伽玛射线在宇宙线的研究中有非常重要的地位。新一代高能天文望远镜系统（如坐落在非洲纳米比亚的、由四架大气切伦柯夫望远镜组成的高能宇宙线成像阵列HESS）已探测到60多颗银河系内甚高能伽玛射线源，其中约一半已有证认的对应天体，主要是脉冲星星风云和年青的超新星遗迹。但还有一半甚高能伽玛射线源，特别是延展源，其起源之迷还有待揭开。根据新理论的预言，尚未证认的甚高能伽玛射线源很有可能起源于超新星遗迹与邻近的巨大氢分子云相互作用。最近人们发现一颗延展的伽玛射线源HESS1731-347与一颗新发现的射电弱的老超新星遗迹G353.6-0.7候选体形态完全重合。对这个系统进行更灵敏的多波段观测是厘清其中伽玛射线起源机制的迫切需要。田文武组织的一个国际合作小组使用德令哈观测站13.7米毫米波射电望远镜对该目标进行了CO谱线观测，并结合最新的X射线观测数据对其作深入研究。他们证实G353.6-0.7有清晰的非热辐射特性的X-射线壳层（是超新星遗迹的典型特征），其形态与射电和伽玛射线辐射也复合得很好，CO观测更明确地探测到有氢分子云临近或环绕G353.6-0.7。他们在这颗遗迹的中心位置也发现一颗致密的硬X射线源。对观测证据的深入分析和模型拟合他们不但否定了这颗致密X射线源是脉冲星星风云的可能性，而且计算出氢分子云有足够的粒子密度与已被老超新星遗迹G353.6-0.7的激波加速过的质子相互作用进而通过强子辐射机制产生了可探测到的甚高能伽玛射线。他们的研究成果强烈支持该系统中的甚高能伽玛射线辐射是质子和质子碰撞的结果。因质子是宇宙线中的主要成份，这就证明部分宇宙线事实上能够起源于老的超新星遗迹与邻近氢分子云的相互作用，也回答了部分宇宙线的起源之谜。他们的工作将在天体物理一流学术期刊--美国“天体物理学杂志”上发表，详细内容可见：adsabs.harvard.edu/abs/2009arXiv0907.1684T