暗物质卫星“悟空”又有新发现 揭秘宇宙射线传播过程

  近日，暗物质卫星“悟空”团队的科研人员基于“悟空”数据，新近绘制出迄今能段最高的硼/碳、硼/氧宇宙射线粒子比能谱，并发现能谱新结构。这一最新成果显示，宇宙中高能粒子的传播可能比预想更慢。

  那么，新成果有何“奇特之处”？听听卫星科学团队成员、中科院紫金山天文台副研究员岳川的科普解读吧。

  “悟空的火眼金睛”捕捉了什么新发现？

  “悟空号最新的测量结果表明我们以往对宇宙射线传播问题的认识存在偏差，宇宙射线是在宇宙空间高速传播的高速粒子，它们在剧烈的天体物理环境（比如超新星遗迹）中被加速到很高的能量，以高速粒子流的形式被抛射到宇宙中，在传播过程中它们会与星际介质发生碰撞，比如碳、氧原子核和氢分子碰撞会解体碎裂成硼原子核，所以悟空号测量到的硼碳流量比就可以反映出宇宙射线在旅行过程中经历了怎样的碰撞过程。”岳川说。

  宇宙射线的传播问题是宇宙射线物理领域一项基本的科学问题，对于人类认识和理解宇宙射线，还有宇宙的演化等都很重要，另外准确理解宇宙射线传播也是基于反物质粒子进行暗物质间接探测的一个基础。

  新成果有何“奇特之处”？

  据岳川介绍，这次的测量结果可以更加准确地对宇宙射线传播参数进行限制，在基于反物质粒子的暗物质信号搜寻中，我们首先需要准确地估计出天体物理背景，而这个背景的估计就强烈依赖于宇宙射线传播过程。

  “由于宇宙射线粒子的碰撞产物会构成暗物质探测的背景，这项研究还可能帮助人类更精确地寻找暗物质。”岳川说。

  飞行6年多，“悟空”号现在怎么样？

  “悟空”是我国的第一颗天文卫星，于2015年底发射。岳川表示，目前，“悟空”卫星探测器状态仍然良好，各项科学数据也在不断积累中。

  “悟空”的最大优势是它对电子和光子具有领先的能量分辨率，它主要搜寻的是WIMP（弱相互作用大质量粒子）暗物质粒子，这种模型预测暗物质湮灭或者衰变会在宇宙线电子或者光子中产生奇异的特征信号，比如在电子能谱中出现尖锐的尖峰，只有能量分辨足够强，才能在复杂的背景中找到这种信号。

  “悟空”团队下一步新研究是什么？

  岳川介绍，在继续保障“悟空”号的平稳运行时，团队正开展下一代暗物质探测项目“甚大面积伽马射线空间望远镜（VLAST）”的关键技术攻关。下一代空间望远镜对伽马射线的探测能力将提升50倍以上，可能帮人类追踪到暗物质的具体踪迹，还可以高效研究宇宙天体变化。