科研前沿：某种神秘屏障阻碍宇宙射线穿透中心分子云

新的研究表明，银河系的中心是一个强大的粒子加速器——但也有一些未知的机制阻止宇宙射线穿透被称为中心分子区的巨大云层。

这一发现可以帮助我们更好地了解宇宙射线的起源——质子和原子核等粒子以几乎光速不断地在空间中流动。

银河系中心是一个神秘地带。我们对那里的东西有一个很好的了解，但它布满灰尘，以至于我们无法在从软 X 射线到可见光的一系列波长范围内研究它。这对我们能看到和不能看到的东西施加了一些限制。

天文学家预计银河系中心是宇宙射线的重要来源。这些是质子和原子核，它们被剥离了电子并被强大的磁场加速到相对论速度。银河系中心有许多天体可以充当宇宙射线加速器：超新星遗迹、脉冲星风星云和银河系中心的超大质量黑洞人马座 A*。

根据观测数据和建模，整个银河系的宇宙射线分布应该是平滑的，或多或少是稳定的。宇宙射线从加速器中出现并在银河磁场中传播，在那里它们可能会减慢并重新加速，从而形成天文学家所说的宇宙射线海。

为了研究宇宙射线是如何加速和传输的，需要一个新鲜的宇宙射线源。

幸运的是，宇宙射线非常有活力。这意味着我们可以在银河系中心探测到它们，因为那个能量范围产生的光在有限的波长范围内可以穿透那里的尘埃。

宇宙射线可以与星际介质相互作用——气体和尘埃在恒星之间的空间中徘徊——这种相互作用反过来产生高能伽马射线光子，其能量约为它们的宇宙射线母体的 10%。

由中国科学院天文学家黄晓远带领的一组研究人员利用费米大面积望远镜的数据观察了银河系中心分子云中的伽马辐射，希望找到这些新鲜宇宙射线的来源。

他们发现伽马射线确实表明，正如预期的那样，银河系中心是一个高能粒子加速器——或者至少，该地区的某些东西是。但他们也发现了一些非常令人惊讶的事情。

根据研究小组的计算，中心分子云中的宇宙射线密度低于宇宙射线海的密度。这表明存在某种阻碍宇宙射线穿透中心分子云的屏障。

这个障碍究竟由什么组成将需要成为未来研究的主题，但有几个有趣的可能性。

分子云是复杂的地方。云中较密集部分的坍塌会导致磁场压缩；这可能是一个障碍。另一个可能是磁流体动力湍流。

在太阳系中，宇宙射线受到太阳风的调制。在银河系中心，银河风有可能起到类似的作用。该团队计算了存在银河风的宇宙射线密度，并返回了与他们对伽马射线数据分析相似的结果。

未来更详细地探索这种现象的工作可能有助于排除一些可能导致这种现象的机制。

研究人员说，此外，更详细的银河系中心三维建模可以帮助更多地了解银河系中宇宙射线的起源和传输。确实，总有更多的东西可以被发现。