根据牛津大学研究人员领导的一项新研究，垂死的大质量恒星（称为超新星）发生灾难性爆炸的最后阶段，在宇宙射线的帮助下，可能会对周围的星际气体产生高达6倍的冲击力。这项工作由博士生弗朗西斯科·罗德里格斯·蒙特罗 （Francisco Rodríguez Montero） 于 2021 年 7 月 19 日在虚拟的国家天文学会议 （NAM 2021） 上提出。

　　当超新星爆炸时，它们会向太空发射光和数十亿个粒子。虽然光可以自由到达我们，但粒子会被爆炸期间产生的磁冲击波困在螺旋圈中。这些粒子来回穿过激波前沿，几乎加速到光速，并且在逃离超新星时，被认为是被称为宇宙射线的神秘辐射形式的来源。

　　由于其巨大的速度，宇宙射线会经历强烈的相对论效应，与普通物质相比，实际上损失的能量更少，并允许它们在星系中传播很远的距离。在此过程中，它们会影响其路径中星际气体的能量和结构，并可能在阻止在致密气体中形成新恒星方面发挥关键作用。然而，迄今为止，宇宙射线对星系演化的影响还没有得到很好的理解。

　　在同类第一次高分辨率数值研究中，该团队对超新星爆炸产生的冲击波在几百万年中的演变进行了模拟。他们发现，宇宙射线可以在超新星演化的最后阶段以及将能量注入围绕它的星系气体的能力中发挥关键作用。

　　Rodríguez Montero 解释说：“最初，宇宙射线的加入似乎并没有改变爆炸的演变方式。然而，当超新星到达无法通过将超新星的热能转换为动能而获得更多动量的阶段时，我们发现宇宙射线可以对气体提供额外的推动力，从而使最终传递的动量上升比之前预测的高 4-6 倍。”

　　结果表明，从星际介质驱动到周围稀薄气体或环星系介质中的气体外流将比先前估计的质量大得多。

　　与最先进的理论论点相反，模拟还表明，当大质量恒星在低密度环境中爆炸时，宇宙射线提供的额外推动力更为显着。这可以促进由连续几代超新星驱动的超级气泡的产生，从星际介质中清除气体并将其从星系盘中排出。

　　Rodríguez Montero 补充说：“我们的研究结果是对宇宙射线将为我们理解星系形成的复杂性质提供的非凡新见解的第一次观察。”

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