卡西尼发现宇宙粒子加速器

美国宇航局的卡西尼飞船在和一次异常强大的太阳风风暴偶遇期间，探测到正在被加速到极高能量的粒子。这和发生在遥远的超新星那里的加速现象十分相似。

美国宇航局的卡西尼飞船探索土星的磁环境，上图是欧空局的艺术家发挥自己的想象力绘制的。影像提供：ESA

因为我们不能够立刻到达遥远的恒星爆发现场，围绕土星磁场的太阳风流体形成的冲击波为卡西尼项目科学家提供了一个罕见的实验室，让他们能够近距离地观测这种现象。这些发现发表在本周的《自然·物理学》杂志上，确认某些种类的冲击波能够成为比以前认为的更加有效的电子加速器。

冲击波在宇宙内是普遍存在的，例如在恒星爆发引起的一系列后果中，超新星遗迹内的残骸加速向外抛出，或者当来自太阳的粒子流-太阳风-撞击行星的磁场形成弓形激波。在特定的磁场方向和冲击波的强度下，粒子能够被加速到接近光速。这些可能是宇宙射线的主要来源，宇宙射线是弥漫在我们的银河系内的高能量粒子。

科学家对“准平行”冲击波特别感兴趣，磁场和冲击波的前进方向几乎是一致的，这种情况可能发生在超新星遗迹内。日本太空和宇航科学研究所的亚当·马斯特斯领导了这项最新研究，他们描述了首次在土星的准平行冲击波内探测到的这种电子加速， 这可能是在这颗带有光环的行星周围观测到的最强大冲击波。

“卡西尼赋予我们在太阳系内就地研究超新星冲击波的本质的能力，过去我们只能遥遥地对这种遥远的高能量天体物理现象进行研究，这就好像架起了一座桥梁，使得难以逾越的天堑变成了通途，”马斯特斯说。

卡西尼-惠更斯计划是美国宇航局，欧空局和意大利航天局的合作计划。美国宇航局喷气推进实验室，加州理工学院在帕萨迪纳的分部，为位于华盛顿的美国宇航局科学指导委员会管理该项目。