霍金在《果壳中的世界》写到加速器：“我们不能准确知道M-理论中的基本普朗克长度是多少加速器，但是它可能小到一毫米除以一亿亿亿亿。我们不准备建造一个可探测那么小距离的粒子加速器。该加速器将会比太阳系还要大加速器，这种规划在当前的财政气候下多半不会得到批准。”
△ 目前世界上最大的粒子加速器。（图片来源：CERN）
显然，在目前的财政气候下，要建造超越目前地球上最大的粒子加速器——位于欧洲的大型强子对撞机（LHC）——都很难得到批准。但是，NASA的钱德拉X射线天文台在宇宙中发现了一个独特的结构：已知宇宙中最大的“粒子加速器”。
这台宇宙粒子加速器是由宇宙中两个最激烈的现象，超大质量黑洞和星系团碰撞“建成”的。两个碰撞的星系团分别是Abell 3411和Abell 3412，距离地球大约20亿光年。它们各自都包含了数十亿可恒星，以惊人的速度对穿而过。
△ 这张图片中显示了在同一时间发生的不同物理过程。蓝色部分显示了星系团之间对撞产生的X-射线，星系团各自都有一千万亿倍太阳的质量。红色部分则是星系中央的超大质量黑洞的射电波辐射。黄色的箭头代表了星系团移动的方向。（图片来源：X-ray: NASA/CXC/SAO/R. van Weeren et al; Optical: NAOJ/Subaru）
从上图中我们可以看到，在星系的中央都包含着超大质量黑洞（supermassive black hole）。至少有一个黑洞是在高速旋转，并足以形成巨大的电磁漏斗。强大的电磁场会把流向黑洞的热气体加速，产生高速运动的喷流（jet）。接着，由星系碰撞产生的能量导致喷流气体进一步被加速。对撞会产生强大的冲击波（shock wave）——超音速飞机产生的音爆的宇宙版本，赋予热气体喷流更多的能量。结果就是注入双倍的能量，产生了宇宙中运动最快的粒子。
哈佛的天体物理学家Reinout van Weeren表示：“这是我们第一次看到双重加速，一次是黑洞，一次是冲击波。”
这样的一个宇宙粒子加速器意味着可能会产生从未被观测过的粒子，这就跟在LHC发生的事情一样，需要越来越高的能量才能够发现新的粒子。而这个宇宙粒子加速器所能达到的能量要比LHC至少高出100万倍。
科学家还不知道（或许永远也不会知道）有什么工具是可以用来观测在20亿光年外发生的特定事情，但van Weeren依然对未来的新科技能够允许天文学家更好的研究这些粒子加速器感到兴奋。
参考来源：https://chandra.harvard.edu/press/17_releases/press_010517.html
本文经授权转载自原理微信公众号
编辑：HWQ
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