发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　一个新的研究发现：透过宇宙射线和雷射显示在意大利那不勒斯（Naples）的地下深处，埋藏着最初定居的希腊人遗迹。研究人员早就知道古希腊墓葬隐藏在城市下方，但无法进入墓室。现在，尖端技术使研究人员无需任何挖掘即可窥视地底下。

　　那不勒斯最初被称为库麦（Cumae），后来在西元前650年左右更名为尼亚波利斯（Neapolis ，意即“New City”），拥有寺庙、广场和众多的地下墓室。在Rione Sanità人口稠密且风景如画的现代区，多个时代的墓室众所周知，从希腊时期（西元前6世纪到西元前3世纪），有称为hypogea的富人墓室，以及罗马帝国时期（西元2至4世纪），有早期的基督教地下墓穴。

　　但是地面的现代建筑使得很难进入地表下方10公尺深的古代下水道、蓄水池和墓室等遗迹，因此意大利和日本研究人员使用缈子摄影术（muography）的技术来识别希腊时期未知的地下墓室。他们的研究发表在2023年4月3日的《Scientific Reports》期刊上。

　　缈子（muon）是一种类似于电子的轻子，但质量比电子大。1936年，科学家发现缈子是由宇宙射线与地球大气层交互作用的产物，这些微小的粒子很容易穿透牆壁和岩石。

　　在这项研究中，使用核乳胶技术（nuclear emulsion technology）记录缈子的轨迹，其中使用极其敏感的摄影胶片来捕捉带电粒子的路径。通过使用粒子探测器测量缈子的通量，研究人员可以观察火山、地下洞穴甚至埃及金字塔。

　　希腊墓葬距离地表约10公尺，研究人员在地下18公尺的地窖安装粒子探测器，该地窖在19世纪用于火腿熟成。研究人员记录了28天的缈子通量，捕获了大约1000万个缈子。为了识别未知结构，研究人员需要一个已知的地下3D模型。他们将已知的雷射扫描3D模型与测量的缈子通量进行比较。在3D模型中不可见，而缈子通量图像中的异常之处可以自信地假设为隐藏的或未知的墓室，墓室的面积约为2×3.5公尺，其矩形形状表明它是人造的而非天然的。

　　考虑到墓室的深度，研究人员认为它是西元前6至3世纪希腊墓地的一部分。这可能是一个富人的坟墓，类似于19世纪末发现的Toga wearers和 Pomegranates地下墓室。 然而，研究人员无法知道墓室内有什麽，缈子摄影术无法分辨尺寸小于10公分的物体，只能知道墓室的大致形状，但看不到骨头等小细节。（编译/台北天文馆施欣岚）

资料来源：Live Science

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　银河系的中心可能比天文学家所想的还怪！中国科学院紫金山天文台团队利用费米太空望远镜的伽马射线资料，研究银河系的中心附近的宇宙射线，显示银河系中心附近的天体不但将粒子加速到近光速，向外吹出高能辐射风暴，银河系核心也有天体阻止大部分来自银河系外面的宇宙射线进入！换句话说，宇宙射线可以离开银河系中心，却很难进入。

　　银河系中心位于人马座，距离26000光年。这里恒星密度极高，都围绕着一个质量为太阳400万倍的超大质量黑洞。长期以来，科学家们一直认为这个名为人马座A*的黑洞或附近其他天体，正在将质子和电子加速到近光速。这些粒子在银河系磁场传播，在整个银河系中形成密度大致均匀的高能粒子海。在新研究中，研究人员将这片宇宙射线与银河系中心的宇宙射线密度进行比较。虽然宇宙射线无法直接看到，但科学家可以在伽马射线图中找到它们，因为宇宙射线与其他物质碰撞会发出高能光线。团队使用费米望远镜的数据，证实银河系中心的某些天体确实充当了巨大粒子加速器，将宇宙射线射入银河系之外。但这张地图也揭示了神秘的“屏障”，使宇宙射线的密度在银河系中心的边缘显著下降。研究人员说，这种现象的来源更难查明，但它可能是银河系核心附近的混乱磁场的结果。

　　研究团队认为，可能是银河系中心附近密集的尘埃和气体云会自行坍塌，压缩那里的磁场并形成宇宙射线屏障。或许来自银河系中心无数恒星的恒星风正在推回宇宙射线海，就像太阳风一样，相关研究发表在《自然通讯》学刊。（编译/台北天文馆研究员李瑾）

费米伽马射线全天域图

资料来源：Space.com

发布单位：台北市立天文科学教育馆

伽马射线天空地图。图片来源：NASA/DOE/Fermi LAT合作。

　　澳大利亚国立大学（ANU）的研究团队证实，恒星形成星系是产生伽马射线的来源，这个重要的里程碑，解开了自1960年代以来，天文学家一直试图破解的宇宙之谜。

　　到目前为止，我们还不清楚在看似空旷的天空之中，是什么产生了伽马射线——这个在宇宙中能量最高的光形式之一。而这个发现将有助于提供线索，帮助天文学家解开宇宙间的其他谜团，例如找出构成暗物质的粒子类型。

　　研究人员表示，在宇宙中看到的大量伽马射线，有两个明显的来源，一是当气体落入星系中心的超质量黑洞时产生，即活跃星系核（AGN）；而另一种则和星系盘中恒星的形成有关。我们模拟了宇宙中所有星系的伽马射线发射，并将其结果与其他来源的预测进行了比对，发现产生这种漫射伽马射线辐射的来源来自恒星形成星系，而非AGN过程。

　　研究团队在了解这些速度非常接近光速的宇宙射线，是如何在恒星间的气体移动之后，便能更准确地指出是什么产生了这神秘的伽马射线。宇宙射线之所以重要是因为当其与星际气体碰撞时，会在恒星形成星系中产生大量的伽马射线发射。NASA哈勃太空望远镜和费米伽玛射线太空望远镜（GLAST）是用来侦测伽玛射线爆的关键，研究团队从中分析了许多星系的资讯，如这些星系的恒星形成率、总质量、物理大小和与地球的距离等。

　　研究团队表示其建立的模型还可以用于预测来自恒星形成星系的无线电波发射，而这可以帮助天文学家更加地了解星系内部的结构，我们正在制作伽马射线天空地图，期望能为下一代的伽马射线观测望远镜，例如切伦科夫望远镜阵列（CTA）提供更多的讯息，而这项新技术将有助于让我们在伽马射线观测中，探测到比目前更多的恒星形成星系。该研究发表于《自然》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

资料来源：Science Daily

发布单位：台北市立天文科学教育馆

天文学家相信他们终于知道银河系宇宙射线的来源。

　　大约一个世纪前，科学家开始意识到，在地球大气中探测到的一些辐射并非来自本地。这最终导致了宇宙射线、高能质子和失去电子并加速到相对论速度（接近光速）的原子核的发现。

　　然而，关于它们的起源依旧是个谜。

　　由于名古屋大学领导的一项新研究，首次量化了超新星残骸中产生的宇宙射线数量，解决了一个百年之谜，并精确定位了宇宙射线来源的重要一步。

　　利用他们开发的量化星际空间伽马射线源的新方法，来观察超新星残骸（Supernova remnant）RX J1713.7-3946。

　　他们结合来自纳米比亚的VHE伽玛射线天文台的高能立体视野系统（HESS）数据、欧洲太空总署X射线多镜面任务（XMM-Newton）的X射线数据以及智利Las Campanas Observatory天文台的NANTEN射电望远镜和澳洲望远镜致密阵列（Australia Telescope Compact Array）的星际介质中气体分布的数据，确定质子占宇宙射线的67±8%，电子占33±8%，两者比例大约是7:3。

　　这是具有开创性的研究成果，借由量化宇宙射线的可能起源，得到了超新星残骸是宇宙射线来源的最明确证据。（编译/台北天文馆吴典谚）

资料来源：Science Alert

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　宇宙射线是由高能量的质子、氦原子核（两者共占99%）和其他高能量的粒子所组成，以趋近光速撞击地球大气，并和大气作用产生X射线、质子、中子、缈子、介子、微中子等二次宇宙射线。宇宙射线可能源自太阳、银河系或其他星系，早先认为极高能量的宇宙射线是由超新星爆炸所产生。

　　目前认为，超新星爆炸虽可产生高能量的伽马射线，但仍不足以解释在某些观测里所见到的，高达千万亿电子伏特（PeV）的极高能量宇宙射线。新的研究认为，具有光谱型O、B型的大质量恒星紧密聚集的星团，其产生称为PeVatron加速器（为了类比第一个人造可加速达到1兆电子伏特(TeV)能量等级的‘TeVatron’加速器）的作用才是可能的原因。

　　研究团队的成员Henrike Fleischhack说，超新星的确可以加速宇宙射线，但无法达到如此高的能量。一直以来有些线索指出，星团可能在加速高能宇宙射线中扮演部分角色，如今终于获得证实。

　　光谱型O型星位于恒星质量最顶端，当它们的恒星风彼此作用会产生能加速宇宙射线的震波（shock wave）。超新星爆炸虽可产生非常快的震波来加速宇宙射线，但因其无法被长时间抓住宇宙射线来加速，因而无法达到所见到的极高能量。而由众多恒星所组成的星团所产生扰动和强大的磁场，就可以局限住宇宙射线让震波来加速粒子到极高能量。

　　本研究使用HAWC天文台1,343天的观测资料，分别发表在自然天文和天文物理期刊通讯。科学家测量来自深空的伽马射线撞击地球大气所产生的次级宇宙射线，并借由次级宇宙射线的电荷和时间来重建原始伽马射线的资讯。科学家打算和处于计划阶段的SWGO天文台合作，以加入南半球天区的星团，希望对此有更多的了解。（编译/台北天文馆陈姝蓉）

图说：由史匹哲太空望远镜（Spitzer Space Telescope）所拍摄的茧状星云内部尘埃的红外线影像。上方叠加（由绿、到黄、到红）标记的是，可能产生宇宙射线的伽玛射线较强的区域。Image: TeV: Binita Hona (HAWC Collaboration), IR: Hora et. al, Spitzer’s Growing Legacy, ASP Conference Series, 2010, P. Ogle, ed.

资料来源：Astronomy Now

发布单位：台北市立天文科学教育馆

宇宙射线来自各个方向

　　宇宙射线（Cosmic Ray）是由超新星爆炸和宇宙中其他剧烈事件所产生的高能光子及次原子粒子组成，太阳为地球布下了第一道防线，太阳的磁场及太阳风形成了屏蔽宇宙射线的天罗地网，抵挡进入太阳系的这些高能粒子。这道防线会随着太阳的活动周期起伏而有11年的变动节奏。

　　由来自Univ. of New Hampshire的Prof. Nathan Schwadron等人在太空气象（Space Weather）期刊上发表的最新研究结果发现宇宙射线环境正日渐恶化当中。利用来自美国太空总署NASA的月球勘测轨道卫星（Lunar Reconnaissance orbiter, LRO）的宇宙射线望远镜（Cosmic Ray Telescope for the Effects of Radiation, CRaTER），研究团队发现月地系统的宇宙射线到达太空时代以来最高的强度，不断恶化的太空环境将使得太空人承受更多的风险，并减少可在太空中停留的时间。

　　在20世纪90年代，太空人可在太空中停留1000天，在2014年只有700天，这是一个巨大的变化。问题发生在太阳的防御能力在减弱。随着太阳进入低度活跃的周期，未来几年可能会更加剧烈，需要继续关注其发展。

资料来源：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2017SW001803/abstract
编译：Alan Yang