太空中充斥著各種高能量的輻射，這些輻射無(wú)法用肉眼觀測(cè)到，我們需要藉助特殊的天文儀器才能發(fā)現(xiàn)。大多數(shù)星系的中心存在一個(gè)質(zhì)量密集的區(qū)域，由大量的恒星、等離子體和高能粒子等組成，稱(chēng)為星系核，星系核的中央是一個(gè)超大質(zhì)量的黑洞，持續(xù)以電磁輻射的形式釋放能量，其中能量最強(qiáng)大、活躍的星系核被科學(xué)家命名為類(lèi)星體，今天要介紹的微類(lèi)星體正是類(lèi)星體的「表親」，與類(lèi)星體極其相似，但其中心的黑洞質(zhì)量遠(yuǎn)小於類(lèi)星體。自上世紀(jì)七十年代發(fā)現(xiàn)首顆微類(lèi)星體（microquasar）後，近日，天文學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了第二顆微類(lèi)星體，亦會(huì)釋放出高能量的伽馬射線。

天體SS 433是人類(lèi)發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)微類(lèi)星體，曾被著名科幻小說(shuō)作家亞瑟·克拉克（Arthur C·Clarke）稱(chēng)為「宇宙七大奇跡之一」。SS 433其實(shí)是一個(gè)有兩個(gè)天體的系統(tǒng)，一個(gè)是密度高的天體（大有可能是一顆黑洞），而另一個(gè)就是一顆超巨星（supergiant）。超巨星上的物料會(huì)因重力的關(guān)係而被黑洞吸引，然後再被黑洞以四分之一的光速?lài)姲l(fā)出來(lái)，甚至影響了附近的星雲(yún)。

這些噴發(fā)出來(lái)的物料其實(shí)也是自然的粒子加速器，當(dāng)它們把能量傳向附近的粒子，可以把這些粒子加速至接近光速，也往往是人為的粒子加速器所不能企及的能量水平。

這些高能量的粒子向四處流竄，當(dāng)遇上能量低的電子的時(shí)候，可以激發(fā)出伽馬射線；這些高能量粒子在磁場(chǎng)裏盤(pán)旋，亦會(huì)生產(chǎn)出X光。觀察這些高能量輻射、探究它們的來(lái)源，可以幫助我們了解粒子如何在銀河系甚至宇宙中被加速至如此高的速度。

近日，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)微類(lèi)星體，運(yùn)用了一個(gè)看起來(lái)不太像望遠(yuǎn)鏡的儀器：高海拔水媒兆級(jí)契忍可夫伽馬射線天文臺(tái)（High-Altitude Water Cherenkov Gamma-Ray Observatory，HAWC）。這個(gè)天文臺(tái)在墨西哥境內(nèi)，位於海拔4,100米，由300個(gè)高4米、寬7米，且裝滿了水的水缸組成。

HAWC這樣的設(shè)計(jì)是為了量度高能量的輻射，在水中光線運(yùn)行的速度要比在真空中低（大約四分之三），所以當(dāng)高能量的粒子進(jìn)入HAWC的水缸的時(shí)候，粒子會(huì)比光線在水中的速度要快，當(dāng)介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)的電荷速度超過(guò)該介質(zhì)中光速時(shí)，會(huì)發(fā)出一種伴有藍(lán)色輝光的電磁輻射，稱(chēng)為契忍可夫輻射 (Cherenkov radiation)。HAWC水缸內(nèi)側(cè)裝滿了感光器去量度這些契忍可夫輻射，從而測(cè)量出從天空而來(lái)的伽馬射線。

利用這一原理，HAWC得以記錄地球上的宇宙射線。伽瑪粒子本身不會(huì)到達(dá)行星表面。探測(cè)器記錄它們與大氣粒子相互作用的產(chǎn)物所傳出的伽馬粒子的能量，以及它們?cè)谕h(yuǎn)鏡接收方向上的投影，可以根據(jù)飛行軌跡計(jì)算伽瑪光子能量與來(lái)源。最終，天文學(xué)家從HAWC量度到的數(shù)據(jù)中推測(cè)出了第二顆微類(lèi)星體：V4641射手座（V4641 Sagittarii）。

發(fā)現(xiàn)這個(gè)天體的過(guò)程凸顯了HAWC的特點(diǎn)，HAWC可以24小時(shí)連續(xù)地觀察整個(gè)天空。由於V4641射手座比較接近銀河系（在5度之內(nèi)），假如運(yùn)用視野較小的傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡，就可能無(wú)法發(fā)現(xiàn)了。

不過(guò)，HAWC觀察V4641射手座的技術(shù)還不算太有效率，所以在運(yùn)用HAWC找出有研究?jī)r(jià)值的天體以後，可以再用傳統(tǒng)的望遠(yuǎn)鏡作深入的觀察。

今次分享的科研發(fā)展，只是外太空行星探索的冰山一角。現(xiàn)時(shí)探測(cè)到的，還主要是類(lèi)似木星的大型氣體行星，不過(guò)天文學(xué)家們已在慢慢把相同的技術(shù)用於尋找跟地球大小相若的行星。這些研究幫助確立相關(guān)的觀測(cè)和分析技術(shù)，所以對(duì)外太空行星探索的未來(lái)十分重要。不過(guò)要觀測(cè)地球大小的外太空行星，自然更加困難，需要我們繼續(xù)努力！

●杜子航 教育工作者

簡(jiǎn)介：早年學(xué)習(xí)理工科目，一直致力推動(dòng)科學(xué)教育與科普工作，近年開(kāi)始關(guān)注電腦發(fā)展對(duì)社會(huì)的影響。