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1.引言 宇宙线是来自宇宙空间的微观物质样品，对它的研究在人类探索自然的过程中一直起着重要作用。1912年宇宙线被物理学家赫斯发现，为了研究它的物理机制，许多空间实验和大规模的地面实验就投入到了对宇宙线的观测研究中。例如现在我们中国人引以为豪的是位于我国西藏的羊八井宇宙射线观测站的中日合作“γ射线大气簇射（ASγ）”实验和中意合作“天体物理辐射地面观测站”ARGO-YBJ实验。宇宙射线中的高能部分一般认为是来自银河系外部（如活动星系核，γ射线暴等），同时宇宙线中大部分是带电粒子，而在银河系内部以及更遥远的宇宙空间中又都存在着磁场，因此不可避免的要受到磁场的偏转，磁场就像一台搅拌机，不断的改变着宇宙线的方向，导致如果直接观测带电粒子，是无法判断宇宙线的起源及其传播过程。因宇宙线中的γ射线不带电，不会因磁场而发生偏转，对它的研究就成为了寻找宇宙射线的起源，加速机制和传播过程的重要入口。产生高能伽马射线的源有多种：超新星遗迹、脉冲星、活动星系中心超大黑洞喷出的相对论喷流，以及伽马射线爆等。本文中主要讨论活动星系核中的极端子类Blazar,这类天体是很强的高能伽马射线源，其产生的高能伽马射线在宇宙传播过程中，将会和宇宙中的低能光子发生光子对湮灭产生正负电子对，从而在高能部分，会有一个降低过程[3]，并且这个吸收过程和Blazar天体的红移有关。宇宙光子主要有宇宙微波背景光子和河外背景光子，宇宙微波背景光子可以假设为温度为2.73K时的黑体辐射；而河外背景光的理论结构和限定现在还不是很完善，在本文中，其主要成分将限制在由尘埃粒子的热辐射，星光、星际尘埃的散射和HⅡ区域的辐射这三者产生的光子组成 [4]。宇宙微波背景（cosmic microwave background ）来自宇宙空间背景上的各自同性的微波辐射，它为大爆炸宇宙学理论提供了有力的证据，与类星体、脉冲星、星际有机分子一道，并称为20世纪60年代天文学“四大发现”。 根据1989年11月升空的宇宙背景探测者（COBE.Cosmic Background Explorer）探测到的结果，宇宙微波背景辐射非常的符合温度为k的黑体辐射谱。继COBE之后，比COBE角分辨率高近70倍的WMAP（Wilkinson Microwave Anisotropy ProbeNASA）的威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）于2001年进入太空，对宇宙微波背景辐射进行更精确的观测，WMAP测量到的结果显示宇宙微波背景辐射谱非常精确的符合温度为k的黑体辐射谱。河外背景光EBL（ExtragalacticBackground Light）是指宇宙大爆炸后留下的弥散在整个星系际空间的所有背景辐射。EBL对高能光子的吸收程度依赖于源区到观测站之间河外背景光子的数密度n，由于有较强的前景光，很难直接测出EBL数密度，也不能只根据辐射出的能量来确定EBL的能量数密度。现有很多近似的算法来尝试计算不同能量和不同红移处的数密度n(E,z),从而得到EBL吸收光子引起的能谱衰减。本文将现有测数据通过多项式近似与河外背景光子的流量进行拟合后，近似得到河外背景光子的能量数密度。由此就可从理论上来研究高能伽马射线在高能部分和宇宙背景光子发生的相互作用过程，并讨论在不同红移的情况下，宇宙背景光子对高能伽马射线的效应。 内容来自www.paper51.com 本文的第二部分对Blazar天体的高能辐射过程做一个简单介绍；第三部分将对宇宙背景光子对高能伽马射线的吸收过程进行理论分析；第四部分讨论在不同红移的情况下，宇宙背景光子对高能伽马射线的吸收情形；第五部分将对所得到的结果进行分析和讨论。 paper51.com 2.Blazar天体的高能辐射过程 内容来自www.paper51.com Blazar 天体是活动星系核中性质最为独特的一类子型，它是宇宙中最为活跃的一类天体，其有如下显著特征： 内容来自www.paper51.com (1)射电噪：致密的，核主导的平谱射电源； copyright paper51.com (2)快速光变：在各个波段都观测到快速的较大的振幅变化； copyright paper51.com (3)偏振：高偏振（光学偏振大于3%, 射电偏振大于1%v 2%）以及偏振幅度和角度的变化； 内容来自www.paper51.com
(4)连续性：在整个可观测能段上，具有光滑的，宽的和非热的连续辐射； 内容来自论文无忧网 www.paper51.com (5)VLBI（甚长基线干涉测量）成分的超光速流动，似乎表明相对论喷流的存在； copyright paper51.com (6)较强的伽玛射线源：EGRET探测到的所有的河外源都是blazar天体； 内容来自论文无忧网 www.paper51.com
(7)TeV源：所有证实的或可能的河外TeV伽玛射线源除M87外都是blazar天体。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com 如图1中，是Blazar天体Mrk421的多波段能谱示意图，为了解释blazar的多波段能谱的观测特征，1978年Blandford & Ress 等人提出了blazar的相对论喷流模型[8]。该模型认为blazar的喷流是相对论性的，即喷流中的物质的速度接近光速（等离子体的整体向外运动），喷流的方向与观测者的视线夹角很小，从而导致产生于喷流的辐射因为聚束效应而被放大且有很强的方向性，辐射表现为喷流主导，从而产生高能伽马射线。这一模型后来被许多人进一步发展， 内容来自论文无忧网 www.paper51.com
内容来自论文无忧网 www.paper51.com 图1：Blazar天体的多波段能谱示意图 对平谱射电quasar（FSRQ），第一个峰值从射电延伸到光学/UV频率，第二个峰值在几Mev到几Gev的伽马射线能段；对高频峰值Mrk 421，第一个峰值达到软x射线甚至硬x射线，第二个峰值甚至达到伽马射线能段的Tev能段。 内容来自www.paper51.com |