神秘的超高能伽馬射線，宇宙最古老的光，二者有什麼聯繫？

該團隊認為這個伽馬信號射線源於高能粒子，或宇宙射線有關。它們主要由質子，中子和原子核組成。

這些超高能宇宙射線（ultra-high-energy cosmic ray, UHECRs）比普通的伽馬射線攜帶了超過其100億倍的能量，而它們的來源仍然是一個未解之謎——這次的伽馬射線信號好像更加堅定了這個謎團。

尋找宇宙化石帶來了伽馬射線的意外發現

這次新發現的伽馬射線的特性與宇宙射線（cosmic background radiation, CMB）的某個特性十分相似。

CMB是宇宙中最古老的光，它的產生能源於一場在宇宙誕生後38萬年的一場事件。在那之前，宇宙是一鍋熾熱濃密的粒子湯，光不能在其中自然穿行。

大約在這個時候，宇宙冷卻到了電子和質子可以結合在一起而形成原初院原子的地步。突然消失的電子讓光子有了自由穿行的空間。

此時，宇宙從不透明突然轉變成了透明，而這些自由穿行的光子就是人類現在觀測到的CMB。

隨著宇宙的不斷膨脹，這些光子也開始損失它們本身的能量。現在這些光子的溫度達到了-270攝氏度（2.78開爾文）。

CMB是由兩位美國射電工程師阿諾·彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜羽1964年5月發現的，他們發現有一個微波輻射就像籠罩了地球一樣，類似於一個背景，微博背景輻射因此得名。它們當時認為CMB的溫度應該在各個方向上是相同的，但是在20世紀90年代，NASA的COBE衛星挑戰了這個模型，COBE衛星發現了CMB的溫度在不同方向上有微小的變化。

COBE發現在獅子座方向，CMB比平均溫度高0.12%，在其反方向，CMB溫度比平均溫度低0.12%，其流量也更少。

這個「兩級」的規律被認為是太陽系本身的運動帶來的，相對於CMB的速度為370公里每秒。但是，如果太陽系在朝著宇宙的一個方向運動，那麼其他所有的星光都應該呈現類似於CMB的「兩級」性質，但是這目前來講並沒有被發現。天文學家正在尋找其他能證明CMB「兩級」性是太陽系運動的證據。

「這樣的測量是很重要的，因為CMB『兩級』性質的不同可能為我們提供一個對極早期宇宙的了解，甚至可能達到宇宙誕生後千億分之一秒的狀態，」 團隊成員費爾南多·阿特里奧-巴蘭德拉說，西班牙薩拉曼卡大學理論物理學家說。

一個還是兩個宇宙之謎?

該團隊將目光轉向了費米望遠鏡和它攜帶的大面積望遠鏡（Large Area Telescope, LAT），該望遠鏡在一天內會進行多次巡天任務， 而LAT又不斷運行了很多年。研究人員希望LAT的數據可能會藏有伽馬射線信號的「兩級」性質。

由於狹義相對論和伽馬射線的高能狀態，這種「兩級」性質應該比CMB的明顯五倍。該團隊找到了這種「兩級」性質，但是並不是他們所預計的。

「我們找到了伽馬射線的『兩級』，但是它的極大位於南天，與CMB的極大相隔甚遠。其強度是我們預期的10倍。」克里斯·施蘭德，美國天主教大學天體物理學家，一位團隊成員說。「雖然這不是我們所尋找的，但是我們懷疑這與高能宇宙射線的一個相似特性有關。」

包含UCHERs的高能帶電粒子是具有與CMB的「兩級」性的，這最初被阿根廷的皮埃爾·奧古爾（Pierre Auger Observatory）天文台與2017年發現的。

雖然這些帶電粒子在向地球運行時被銀河系和其他星體的磁場偏轉了，而偏轉的方向與磁場的強度有關，但是UCHERs的「兩極」還是位於一個與最新發現的伽馬射線信號十分靠近的地方。

該團隊認為，因為這個位置上的相似性，UCHERs和本次發現的伽馬射線信號很有可能是相關的，特別是考慮到一個未知的信號源可能同時產生兩種信號（UCHERs和本次發現的伽馬射線）。

天文學家現在想研究高能光子和高能粒子的發源地從而確定其源頭（或多個源頭），從而驗證二者是否有關，它們是代表著同一個問題還是兩個完全不同的問題。

該團隊的發現在第243次美國天文學會的會議中被正式發表，該團隊在《天文物理期刊》上發表了一篇相關論文

BY: Robert Lea

FY: Chen Li

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