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南京大学王发印教授/戴子高教授课题组在高能暂现源研究方面获得新发现

发布时间:2017-11-16 20:42来源:未知
  最近南京大学天文与空间科学学院王发印教授/戴子高教授课题组在高能暂现源对地球的影响方面取得了新的重要进展,研究成果以“A rapid cosmic-ray increase in BC 3372-3371 from ancient buried tree rings in China”为题于2017年11月14日在Nature Communications上发表(https://www.nature.com/articles/s41467-017-01698-8)。
  宇宙高能暂现源(比如伽玛射线暴、超新星和太阳高能质子事件等)对地球环境有重要影响。例如,地球附近的伽玛射线暴和超新星爆发会破坏臭氧层,从而引起地球的生物灭绝。太阳高能质子事件会影响卫星通讯,地球上的通讯系统,电力系统等。虽然宇宙高能暂现源对地球有重要影响,但是它们的爆发率一直是一个谜。树木年轮中的碳14(即14C)含量是研究它们的爆发率的重要工具。高能暂现源的伽玛波段辐射和它们产生的宇宙线与大气层中的氮原子(N)相互作用,产生了14C。这个元素是不稳定的,它的半衰期为5730年,在考古学中有重要应用。所以14C的丰度可以研究远古时期的高能暂现源。
  南京大学王发印教授、戴子高教授和博士生余海,联合华中科技大学邹远川教授和香港大学郑广生教授,测量了乌木年轮的14C丰度,该乌木是在湖北省宜昌市发现的。测量发现在公元前3372 -3371年14C丰度上升了9‰,上升的时标约为1年。该14C的增加是正常太阳活动产生14C的15倍。由于伽玛射线暴和超新星的爆发率太低,所以他们提出该14C丰度增加事件是由太阳高能质子事件引起。太阳爆发期间(太阳耀斑和日冕物质抛射)产生的激波可以加速质子到10亿电子伏特。这次事件需要太阳耀斑的能量为1035尔格,比已有观测记录以来最大的太阳耀斑卡林顿1859事件要大1000倍。
  以上工作得到了国家科技部973计划,国家自然科学基金委,江苏省自然科学基金,双一流经费的支持。特别感谢宜昌博物馆提供乌木。(天文与空间科学学院)


             图1. 14C含量随时间的变化


           
2. 测量结果与标准IntCal13对比