从伽玛射线衰减测算“宇宙背景光线”（下）

NASA的费尔米太空望远镜第一次探测了从遥远的耀变体喷发的伽玛射线，在伽马射线中产生了衰变现象，耀变体喷流的观测结果检验了理论预测，从遥远耀变体产生的伽玛射线衰减量大于临近的耀变体。2012年11月30日，《科学》杂志发表了费尔米太空天文台的观测成果，2013年的5月24日，《天体物理学》杂志发表了EBL演变的研究成果，观测和研究的成果在科学界引起了很大的反响，科学家探索了EBL数量的间接测量方法，第一次测定了50亿年时间伽玛射线的衰减量。

时间的箭头向后推移了50亿年，观测到的耀变体位于遥远的区域，科学家对EBL的测量延伸到了宇宙的早期阶段。EBL的间接测定法分为多个步骤，科学团队比较了不同望远镜对相同耀变体的观测结果，包括了费尔米伽玛射线太空望远镜、钱德拉X射线观测卫星、斯威夫特太空望远镜、罗西X射线定时探索者、XMM——牛顿望远镜、其它的低能辐射探测太空飞行器和地面望远镜收集了观测数据，科学团队计算了耀变体初期释放的伽玛射线能量，最初的伽玛射线没有发生能量的衰减，不同耀变体的初始能量有所不同。

科学团队比较了不同能量的水平，从地面天文台直接测定了没有发生衰减的伽玛射线，收集的伽玛射线反映了实际流量，最初的伽玛射线流量逐渐发生了衰减，从遥远耀变体发出的伽玛射线到达了地球大气层，这些伽玛射线与空气分子发生了撞击，在大气层的上方引发了“击爆”现象，大量带电的亚原子粒子腾空而起，形成了小喷流，好似水花四溅的小瀑布，粒子在小喷流中加快了飞驰的速度，超过了光在空气介质的传播速度，光在空气的传播速度低于光在真空的传播速度，击爆现象类似于声学的音爆现象，这种特别的或“击爆”的光线被物理学家将称之为为“契忍可夫辐射”。

可以通过大气契忍可夫望远镜的成像系统（IACTs）探测契忍可夫辐射，比如：纳米比亚的高能立体系统（HESS）、加那利群岛的大气层伽玛成像的契忍可夫（MAGIC）、亚利桑那州非常高能辐射的成像望远镜阵列（VERITAS）。可以比较两种观测和计算的结果，分别是没有发生衰减的伽玛射线和实际接收的伽玛射线，科学团队得到了不同天文距离的耀变体发出的伽玛射线和X射线衰减量，测算了EBL在宇宙演变过程中出现的变化数量。

科学团队将EBL的发生时间回溯到了50亿年前，当时的宇宙红移量大约为0.5。科学团队能够测定的最大时间或最远距离为50亿年，目前的天文测量技术只能做到这点，有更加遥远的耀变体，科学团队无法探测到更遥远的耀变体发出的高能伽玛射线。抵达地球的高能射线可能衰减到很低水平，但目前最好的检测仪器缺少相应的敏感度，探测不到隐隐约约的微弱信号。

科学团队第一次对“宇宙伽玛射线界域”进行了测定和计算，耀变体50亿光年的距离达到了宇宙半径的1/3。从遥远的过去到现在，伽玛射线在时空穿越中发生了衰减，测定衰减量的大小有助于人们理解宇宙背景光线（EBL）的变化过程，科学团队的测定方法受到了观测技术水平的限制，比如：很多星系的伽玛射线在到达地球时已经变得十分微弱，科学团队难以测量微量的衰减，除了耀变体以外，还有其它的射线的来源，比如：太阳一类的恒星发出了一定数量的伽玛射线。

（编译：2021-5-30）

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