在今天发表在《自然天文学》上的一项开创性研究中，研究人员利用致密星团 Terzan 5 的独特特性，为揭示影响宇宙射线路径的磁场行为提供了新的见解。这个天体实验室位于目前在宇宙中快速运动的银河系区域，为测量宇宙射线如何由于星际磁场的波动而改变其路径提供了前所未有的机会。
宇宙射线的起源
自从1912年奥地利裔美国物理学家维克多·赫斯发现宇宙射线以来，宇宙射线——以接近光速在宇宙中穿行的高能粒子——一直吸引着科学家的注意。赫斯的观测表明，辐射水平随着海拔的升高而增加，即使在日食期间也是如此，这表明这些射线来自地球大气层之外。这个发现开创了理解辐射源的新篇章，区分了地球上发现的放射性辐射与宇宙射线。
尽管宇宙射线在一个多世纪前就被发现了，但它们的确切起源和行为仍然部分是个谜。宇宙射线包括原子核和基本粒子，如质子和电子，它们受磁场影响发生偏转。这种现象使得追踪它们的来源变得困难，因为当它们遇到磁场时，其路径会变得不规则，类似于旧的阴极射线管（CRT）显示器使用磁场来引导电子。
Terzan 5
靠近银河系中心的球状星团 Terzan 5，在推动我们对宇宙射线的认识方面发挥了重要作用。这个星团包含大量毫秒脉冲星——高度磁化的快速旋转中子星——将宇宙射线加速到极高的速度。虽然这些宇宙射线由于磁偏转不会直接到达地球，但通过它们与星光光子碰撞产生的伽马射线可以检测到它们的存在。与宇宙射线不同，伽马射线不受磁场影响，并沿直线向地球传播。
Terzan 5 的一个有趣方面是，观察到的伽马射线相对于星团中预期位置的偏移。这种偏移在2011年被发现，使天文学家感到困惑，直到新的解释出现。Terzan 5 目前处于一个快速和广泛的轨道上，周期性地远离银河平面。当星团以每秒数百公里的速度穿越银河系时，它会产生一个类似彗星在太阳风中的磁“尾”。
Terzan 5 向地球的旅程
Terzan 5 发出的宇宙射线最初沿着这个磁尾传播。由于尾部并不指向地球，这些宇宙射线产生的伽马射线被投射到我们的视线之外。然而，由于磁场的波动，这些宇宙射线的轨迹最终发生了变化，其中一些开始指向地球。这个过程大约需要30年，这使得伽马射线相对于星团本身看起来有所偏移，因为它们来自距离星团约30光年的区域。
这一发现首次使科学家能够测量磁波动改变宇宙射线方向所需的时间。这个测量对于验证星际磁场及其波动理论至关重要，使研究人员更接近于理解一个多世纪前由维克多·赫斯首次检测到的宇宙辐射。通过 Terzan 5 的棱镜，天体物理学家获得了关于银河系中宇宙射线与磁场之间动态相互作用的宝贵见解，这在天体物理学领域是一项重要的进步。
