พีวาตรอน
PeVatron เป็นวัตถุทางดาราศาสตร์ ที่สามารถผลิต รังสีคอสมิกพลังงานสูงมาก[ 1 ]โดยเฉพาะอย่างยิ่ง วัตถุเหล่านี้สามารถเร่งแฮดรอนให้มีพลังงานสูงถึง ระดับ เพตาอิเล็กตรอนโวลต์( PeV) (10 15 eV) ระดับพลังงานนี้สูงกว่าระดับพลังงานที่ได้จากเครื่องเร่งอนุภาคแฮดร อนขนาดใหญ่มากกว่า 100 เท่า[ 2 ] [ 3 ]
การระบุตำแหน่งและกลไกของ PeVatron ยังคงเป็นคำถามเปิดในดาราศาสตร์พลังงานสูง เนื่องจาก PeVatron เป็นตัวแทนของเครื่องเร่งอนุภาคธรรมชาติที่ทรงพลังที่สุดในกาแล็กซีทางช้างเผือก วัตถุหลายประเภทได้รับการระบุว่าเป็น PeVatron ที่มีศักยภาพ ได้แก่หลุมดำมวลมหาศาลซากซูเปอร์โนวา (SNRs) บริเวณก่อกำเนิดดาวและพัลซาร์[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]
พื้นหลัง
การค้นหา PeVatrons ได้รับการขับเคลื่อนจากการสังเกตสเปกตรัมของรังสีคอสมิก นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ได้สังเกตเห็นการตัดในสเปกตรัมของรังสีคอสมิก ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่า "หัวเข่า" โดยที่จำนวนรังสีคอสมิกที่พุ่งชนโลกเริ่มลดลงอย่างรวดเร็วที่ประมาณ 4 PeV [ 7 ]มีการตั้งทฤษฎีว่าสิ่งนี้เกิดจากขีดจำกัดการกักเก็บของสนามแม่เหล็กกาแล็กซีหรือพลังงานสูงสุดที่เครื่องเร่งอนุภาคกาแล็กซีสามารถผลิตได้[ 8 ]
เชื่อกันว่า PeVatrons เร่งอนุภาคผ่านการเร่งแบบช็อกกระจายโดยที่อนุภาคจากคลื่นระเบิดจะกระเด้งไปมาข้ามแนวหน้าของคลื่นกระแทกและได้รับพลังงานจากการชนแต่ละครั้ง[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]
เนื่องจากรังสีคอสมิกมีประจุ จึงถูกเบี่ยงเบนโดยสนามแม่เหล็ก ทำให้ไม่สามารถติดตามกลับไปยังแหล่งกำเนิดได้ อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์สามารถมองหารังสีแกมมาและนิวตริโนที่เกิดจากการชนกันของอิเล็กตรอนระดับ PeV กับก๊าซระหว่างดาว ซึ่งเรียกว่า " ฝนดาวตก " การค้นหา PeVatron ได้รับการเร่งให้เร็วขึ้นโดยหอดูดาวภาคพื้นดินที่สามารถตรวจจับฝนดาวตกเหล่านี้ในชั้นบรรยากาศของโลกได้[ 12 ] [ 13 ]ในปี 2021 หอดูดาวฝนดาวตกขนาดใหญ่ระดับสูง (LHAASO)ในประเทศจีนได้ค้นพบผู้สมัคร PeVatron จำนวน 12 รายภายในกาแล็กซีทางช้างเผือก[ 12 ] ตรวจพบ โฟตอนจาก บริเวณ หงส์ที่ 1.4 PeV ซึ่งเป็นโฟตอนพลังงานสูงสุดที่เคยบันทึกไว้ในขณะนั้น[ 12 ] [ 14 ]ในปี 2026 พบว่า Cygnus X-3ซึ่งเป็น ระบบ ดาวคู่รังสีเอ็กซ์ได้ผลิตโฟตอนสองตัวที่มีพลังงานมากกว่า 3 PeV ส่งผลให้ถูกจัดประเภทเป็น "ซูเปอร์ PeVatron" [ 6 ]ระบบHigh Energy Stereoscopic System (HESS)ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์ Cherenkov ได้ทำการสำรวจใจกลางกาแล็กซีและให้หลักฐานว่าหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกSagittarius A*ทำหน้าที่เป็น PeVatron เป็นเวลาหลายพันปี[ 13 ] [ 15 ]