天文学家们终于解开了一个长期存在的关于宇宙射线起源的谜团，宇宙射线是一种高能粒子，在太空中不断放大。半个世纪以来，科学家们一直无法确定我们宇宙中能量最大的射线来自何处。但由于十多年来对来自南美洲的宇宙射线的探测，天文学家已经证实这些超高能粒子来自我们星系之外。

太空充满了宇宙射线——原子的微小碎片——所有这些都具有不同的能量。许多低能量或中等能量的粒子被认为来自我们的星系内部，很可能来自超新星，或者爆炸的恒星，当它们死亡时，会将高速粒子抛向太空。然后就是所谓的超高能宇宙射线：能量比地球上观测到的任何粒子都大数百万倍的粒子。这些类型的射线令人费解，主要是因为没有人很确定是什么导致粒子变得如此有活力。”内布拉斯加-林肯大学的物理学教授、这项研究的合作者之一格雷格-斯诺告诉《边缘》杂志说：“我们还不知道有什么机制可以将粒子加速到我们观察到的能量。”。

现在，由于《科学》杂志今天详细介绍了新的研究，天文学家们离得到答案更近了。国际天文学家花了12年时间在皮埃尔-奥格天文台（Pierre-Auger observation）探测宇宙射线，这是阿根廷的一个专门设计用来在这些粒子到达地球并撞击我们的大气层时收集它们的设施。在观察了3万多个高能粒子后，研究人员绘制了它们在天空中的分布图。果然，他们发现这些粒子中的大部分似乎来自远离银河系中心的一部分天空。”密歇根理工大学（Michigan Tech University）物理学教授、该研究的另一位研究员大卫•尼茨（David Nitz）告诉《边缘》（the Verge），这是它们并非来自我们星系的确凿证据。

它仍然不能解释是什么产生了这些粒子，但这项研究确实为科学家指明了他们需要寻找的方向。这些光线似乎来自的那片天空中有一个巨大的星系团。目前尚不清楚究竟是哪些星系将这些高能粒子送入我们的轨道，但现在研究人员可以开始更多地了解宇宙的这个大区域。”特拉华大学（University of Delaware）的物理学教授、宇宙线研究员托马斯•盖瑟（Thomas Gaisser）表示：“我预测，既然这一结果已经得到证实，人们试图将射线来自何处联系起来，那么将会有一系列的论文发表。”。

搞清楚宇宙射线的起源正是皮埃尔·奥格天文台建造的目的。该设施拥有1600个宇宙射线探测器，其面积达1200平方英里，所有探测器都在寻找这些粒子与大气层混合时的踪迹。当射线到达地球时，它们撞击到地球周围的气体分子中，产生一大堆次级粒子，然后这些粒子也会与大气层中的分子发生碰撞。这些结果被称为“空气簇射”，它们是由数十亿个以光速“降雨”到地球表面的小粒子组成的。

为了测量这些阵雨，天文台使用了专门的水箱而不是望远镜。每当阵雨到达地面时，它们就会穿过探测器中的水，产生电磁冲击波，产生奇怪的蓝光。这种现象随后被安装在油箱上的光探测管检测到。通过使用这项技术，天文台可以捕捉到能量最高的粒子的迹象，这些粒子撞击大气层时的能量超过了电子伏特的五分之一，也就是1×10^18。“如果你有一个粒子的能量达到这个量级，那就是一个宏观的能量量，”斯诺说它可以比作一个职业网球运动员以每小时100英里的速度发球。这是很大的能量。”

找到这些粒子的起源花了相当长的时间，因为最高能量的射线并不经常撞击地球。仅仅一年一次，一个不到一平方英里的区域就会被这样的粒子击中。但经过12年的观察，研究人员能够描绘出这些光线的大致分布，发现它们并非均匀分布在整个天空中，而是似乎来自一个大致的方向。

尽管如此，关于这些射线还有很多未知数。首先，研究人员只有一个大致的方向，他们从中产生，但即使是有一些不确定性。当宇宙射线进入银河系时，它们必须通过我们银河系的磁场，磁场会稍微弯曲它们的方向。现在还不清楚当这种情况发生时，他们的方向会发生多大的变化。”因为这个未知的弯曲量。。。我们不能说它们来自任何一个星系团。

最后，知道这些超高能射线不是从银河系居民开始的，这是弄清这些粒子是什么的第一个重要步骤。”盖瑟说：“人们一直认为这是事实，但没有证据证明这一点。”很高兴有一个真实的结果显示这些粒子来自我们星系之外。”