宇宙X射線源的發現是20世紀60年代射電天文學的重要成就之一。長期以來，人類主要依靠接收天體的光學輻射來認識廣闊無垠的宇宙的。但光學波段只占整個電磁輻射的一小部分，從這窄小的窗口窺視無邊宇宙必然會受到很大的局限。1962年6月18日，美國射電天文學家賈科尼團隊用火箭攜帶X射線探測器研究月球的熒火現象時，與一個強X射線源不期而遇，并為其取名天蝎座X-1。

從20世紀30年代以來，對于無線電通訊技術的迅速發展，人們探測到了來自宇宙太空的無線電波，從而在光學波段以外，又開啟了一個認識宇宙的新窗口，導致了射電天文學的崛起。賈科尼等人發現的X射線就是通過射電觀測取得的重要成果。

宇宙射線是什么？

宇宙射線是一種高能輻射，包括原子核或高能質子，在銀河系中廣泛傳播。這些射線可能源自太陽，但多數來自太陽系外。

銀河系中的宇宙射線，約85%由質子（氫原子核）組成，12%為α粒子（氦核），其余為重原子核和電子。當它們撞擊地球大氣層，會與大氣原子核相互作用，產生大量二次粒子，即“空氣簇射”。這些相互作用還會引發大氣中的電磁輻射和電離粒子（如電子、光子和介子）的級聯反應，有時能到達地面。

1937年，法國物理學家皮埃爾·奧格爾發現宇宙射線與大氣懸浮粒子碰撞會產生大量空氣簇射。在南極和北極附近，宇宙輻射量最大，因此在這些區域工作的航空人員會受到更多宇宙射線照射。

早期，物理學家誤以為宇宙射線是γ射線，源于放射性衰變。直到20世紀30年代，實驗證明宇宙射線多為帶電粒子。1954年，劍橋麻省理工學院的羅西宇宙X射線小組首次大量收集了空氣簇射樣本。

劃時代的一次火箭飛行

1956年，賈科尼遷居美國，前往新澤西普林斯頓大學擔任研究助理。三年后，他加入了位于馬薩諸塞州劍橋的MIT旗下太空初創企業——美國科學與工程學公司。在這里，他與MIT物理學家布魯諾·羅西等科學家攜手，投身于X射線天文學研究，開展了一系列空間X射線探測實驗。

盡管X射線探測始于20世紀40年代，但真正成為學科卻是在人造衛星升空之后。由于地球大氣層阻擋X射線，X射線天文學面臨巨大挑戰，只能在高空或大氣層外進行觀測。因此，空間天文衛星成為該領域的關鍵工具。早期研究主要聚焦于太陽，而首次X射線觀測十分短暫，要么在幾分鐘的火箭飛行中完成，要么在平流層氣球中持續數小時。

當時，賈科尼與意大利天文學家羅西提出，太陽輻射照射月球表面能激發X射線熒光。1962年，在新墨西哥州白沙導彈靶場，賈科尼策劃了一次火箭飛行實驗。一枚Aerobee火箭攜帶3個蓋革計數器升空，利用其旋轉在X射線波段掃描。雖未探測到月球X射線熒光，卻意外發現了首個宇宙X射線源——天蝎座X-1，它實際上是一顆從中子星伴星吸積物質的中子星。同時，小組還探測到了普遍存在的天體X射線背景。這一發現標志著X射線天文學的開端，也使研究這種擴散發射性質成為賈科尼終身科學追求之一，并促使他向NASA提出建造X射線天文臺的戰略計劃。

射電天文觀測

天體物理學的重要領域

人類至今尚未確切知曉宇宙射線的誕生地，但普遍猜測它們源自超新星爆發或遙遠星系的活動。這些射線如同宇宙的信使，無償為地球帶來日地空間環境的珍貴情報。科學家們渴望捕捉這些射線，以探索其起源并洞察宏觀世界中的微觀奧秘。

宇宙射線研究已成為天體物理學的一大熱點，眾多科學家正全力揭開其神秘面紗。盡管我們仍未完全掌握宇宙射線的起源，但主流觀點認為，它們可能與超新星爆發緊密相連。有科學家認為，宇宙射線誕生于超新星爆發的瞬間，恒星“臨終”之際釋放出巨大能量的帶電粒子流，射向浩瀚宇宙；也有人認為，它們源自超新星爆發后留下的殘骸。

無論最終答案如何，科學家們始終滿懷熱情，投身于宇宙射線的研究。盡管起源之謎尚未解開，但宇宙射線研究已躋身天體物理學的重要領域。人們普遍認為，通過研究宇宙射線，我們能夠獲取宇宙奇特環境中諸多過程的寶貴信息，如射電星系、類星體，以及中子星和黑洞周圍沸騰旋轉的吸積盤等。盡管起源尚未定論，科學家們仍在不懈努力，逐步揭示宇宙射線的特性及其對地球和人類環境的影響。

參考來源：新華網、中國科普博覽 、央視網