天文學家首次成功地量化了超新星遺跡中宇宙射線的質子和電子成分。 根據對無線電、X射線和伽馬射線輻射的新型成像分析，宇宙射線發射的極高能量伽馬射線中至少有70%是由質子引起的。 質子是宇宙射線的主要成分，其加速部位百年來一直是現代天體物理學中的一個巨大謎團，這是首次定量顯示超新星遺跡中正在產生的宇宙射線的數量，是闡明宇宙射線起源的一個劃時代的步驟。

宇宙射線是宇宙中能量最高的粒子，自1912年發現以來，它的起源一直是一個謎團。 由於宇宙射線促進了星際物質的化學演變，瞭解它們的起源對於理解我們銀河系的演變至關重要。 宇宙射線被認為是由我們銀河系中的超新星遺迹加速的，並幾乎以光速到達地球。

伽馬射線觀測的最新進展表明，許多超新星遺迹發出的伽馬射線具有太電子伏（TeV）的能量。 如果伽馬射線是由質子產生的，而質子是宇宙射線的主要組成部分，那麼宇宙射線的超新星遺跡起源就可以得到驗證。 然而，伽馬射線也是由電子產生的，因此有必要確定質子或電子的來源是最主要的，並測量這兩種貢獻的比例（另見圖1）。

這項研究的結果提供了令人信服的證據，證明伽馬射線來源於質子成分，而質子是宇宙射線的主要成分，並澄清了銀河系宇宙射線是由超新星遺跡產生的。

這項研究的原創性在於，伽馬射線輻射是由質子和電子成分的線性組合來表示的。 天文學家知道一個關係，即質子的伽馬射線強度與通過無線電線成像觀測得到的星際氣體密度成正比。 另一方面，來自電子的伽馬射線也被認為與來自電子的X射線強度成正比。 因此，他們把總的伽馬射線強度表示為兩個伽馬射線成分的總和，一個來自質子源，另一個來自電子源。 這導致了對三個獨立觀測點的統一理解（圖2）。

這種方法是在本研究中首次提出的。 結果表明，來自質子和電子的伽馬射線分別佔總伽馬射線的70%和30%。 這是第一次對這兩種來源進行量化。 研究結果還表明，來自質子的伽馬射線在星際氣體豐富的區域佔主導地位，而來自電子的伽馬射線在氣體貧乏的區域則得到加強。 這證實了這兩種機制是共同作用的，並支援以前理論研究的預測。

名古屋大學的名譽教授Yasuo Fukui 說：”如果沒有國際合作，這種全新的方法是不可能完成的。 “他領導了這個專案，自2003年以來，他利用NANTEN射電望遠鏡和澳大利亞望遠鏡緊湊型陣列精確地量化了星際氣體密度分佈。

儘管當時伽馬射線的解析度不足以進行全面的分析，但阿德萊德大學的Gavin Rowell教授和Sabrina Einecke博士以及H.E.S.S.團隊多年來極大地提高了伽馬射線的空間解析度和靈敏度，使其有可能與星際氣體進行精確比較。 日本國家天文臺的Hidetoshi Sano博士領導了對歐洲X射線衛星XMM-牛頓的存檔數據集的X射線成像分析。 Einecke博士和Rowell教授與Fukui教授和Sano博士密切合作，進行了詳細的研究，考察了伽馬射線、X射線和無線電發射之間的相關性。

“這種全新的方法將被應用於更多的超新星遺跡，除了現有的觀測站之外，使用下一代伽馬射線望遠鏡CTA（切倫科夫望遠鏡陣列），這將大大推進宇宙射線起源的研究。”