微小黑洞爆發宇宙威力：低質量微類星體也能加速粒子

研究人員首度發現，即便伴隨低質量恆星的微類星體，也能有效加速粒子。這項發現對於理解宇宙中伽馬射線的豐度，以及微類星體在宇宙射線產生過程中所扮演的角色，具有重大意義。

地球時刻遭受來自外太空粒子的轟擊。許多人熟知那些劃過天際，猶如流星般的石質隕石，但最小的粒子才是理解宇宙的關鍵。像電子和質子這些次原子粒子，以難以置信的速度從星際空間甚至更遙遠的地方飛來，它們是已知移動速度最快的粒子之一，這些高能粒子被稱為宇宙射線。

儘管經過數十年研究，最具能量的宇宙射線的起源和加速機制，仍是天體物理學中的一大謎團。科學家懷疑，從黑洞噴射出的高速物質噴流，可能是粒子加速的主要場所。然而，究竟是怎樣的確切條件，讓這些粒子能達到如此極端的速度，目前仍不清楚。

我們銀河系中最強大的噴流來自微類星體——由恆星質量黑洞和一顆普通恆星組成的系統。當這兩者相互繞行時，黑洞會逐漸從伴星那裡吸取物質。這個過程會在黑洞附近引發強大噴流的形成，將粒子以接近光速的速度發射到太空中。

過去幾年來，越來越多的證據顯示，微類星體噴流是高效的粒子加速器。然而，作為一個整體，它們對銀河系中宇宙射線總量的貢獻有多少，目前仍不清楚。要解答這個問題，就需要弄清楚是所有微類星體都能加速粒子，還是隻有少數幸運兒可以做到。

微類星體通常根據系統中恆星的質量，分為低質量和高質量系統，其中低質量系統的數量要多得多。然而，到目前為止，只有在高質量系統中發現了粒子加速的證據。例如，最近被揭示為銀河系中最強大的粒子加速器之一的微類星體SS 433，其恆星質量大約是太陽的十倍。因此，一般認為低質量微類星體的能量不足以產生伽馬射線。

德國海德堡馬克斯普朗克核物理研究所的Laura Olivera - Nieto博士，以及義大利的裡雅斯特大學的Guillem Martí - Devesa博士，如今有了一項顛覆性的發現。他們利用美國國家航空暨太空總署（NASA）費米衛星上大面積望遠鏡探測器長達16年的資料，發現了一個與GRS 1915 + 105（一個伴隨著比太陽質量小的恆星的微類星體）位置相符的微弱伽馬射線訊號。測量顯示，該伽馬射線訊號的能量高於10 GeV，這表明該系統能夠將粒子加速到更高的能量。

觀測結果支援這樣一種情景：質子在噴流中被加速，然後逃逸並與附近的氣體相互作用，從而產生伽馬射線光子。在發表於《天體物理學快報》的論文中，他們還利用了日本野辺山45米射電望遠鏡的資料，這些資料顯示，該源周圍有足夠的氣體物質，能夠支援上述情景。

這一結果表明，即使是伴隨低質量恆星的微類星體，也有能力加速粒子。由於這是數量最多的一類微類星體，這一發現對於估算微類星體作為一個整體對我們銀河系宇宙射線含量的貢獻，具有重要意義。然而，為了進一步弄清楚為什麼有些系統能夠有效加速粒子，而有些則不能，還需要更多的探測和多波段研究。

參考文獻：Guillem Martí - Devesa和Laura Olivera - Nieto所著的《微類星體GRS 1915 + 105的持續GeV對應體》，2025年1月28日發表於《天體物理學快報》。DOI: 10.3847/2041 - 8213/ada14f