接收“天外來信”,我國高海拔宇宙線觀測站“拉索”(LHAASO)又有新發現!
11月16日,“拉索”發布最新科學成果,表明由黑洞與伴星相互作用形成的微類星體是強大的“粒子加速器”,可將宇宙線加速至“膝”及以上的高能量,為揭示黑洞在宇宙線起源中的作用提供重要觀測證據。
此次研究由中國科學院高能物理研究所牽頭的國際研究團隊完成,相關論文成果在國際學術期刊《國家科學評論》(英文版)和《科學通報》(英文版)上發表。

什么是宇宙線?
宇宙線是來自外太空的帶電粒子,主要成分為各種原子核,被稱為傳遞宇宙大事件的“信使”。但宇宙線尤其是高能、超高能宇宙線的起源一直是待解之謎。
在宇宙線的能譜(宇宙線數量在粒子能量上的分布)上,有一個關鍵轉折點,大約在3千萬億電子伏處,宇宙線的數量會突然急劇減少。這個拐點因為形狀酷似人的膝蓋,被形象地稱為“膝”。
“拉索”首席科學家、中國科學院高能物理所曹臻院士介紹,以前科學家們主要認為,宇宙線來自超新星遺跡,也就是大質量恒星爆炸后的殘骸。但是觀測和理論都顯示,它們很難把粒子加速到“膝”及以上的高能量。
如何探尋宇宙線?
由于宇宙線粒子帶電,在傳播過程中會受磁場影響而“拐彎”,所以無法直接根據宇宙線粒子行跡找到其起源天體。不過,當宇宙線與星際物質發生碰撞時,所產生的高能伽馬射線卻是不帶電的,可以在太空中保持“直線飛行”。
“這些高能伽馬射線就像宇宙線在銀河系內留下的一串串‘足跡’,通過它們,科學家可以反推出宇宙線的加速源位置,為尋找宇宙線起源天體提供重要依據。”曹臻說。
“拉索”做了什么?
“拉索”此次的發現直接指向了一類宇宙中的特殊系統——微類星體。處于雙星系統中的黑洞,憑借其強大的引力不斷吞噬伴星的物質,在這個過程中,部分物質會以噴流形式被噴射出來,這種有吸積也有噴流的黑洞就是微類星體。
此次研究中,“拉索”首次捕捉到來自五個微類星體的超高能伽馬射線信號,結合“拉索”精確測量出的宇宙線能譜,研究人員發現產生這些伽馬射線的粒子能量正處于宇宙線能譜的“膝”區。
“這表明,銀河系里存在多種‘粒子加速器’。微類星體具有明顯高于超新星遺跡的加速極限,能達到‘膝’的能量門檻,成為高能宇宙線的新來源。”曹臻說。
作為以宇宙線觀測研究為核心目標的國家重大科技基礎設施,“拉索”此次新發現,不僅破解了困擾學界多年的宇宙線“膝”形成之謎,更是第一次在觀測上將“膝”結構與具體類型的天體——黑洞噴流系統關聯起來,為理解宇宙的極端物理過程開辟了一條新的途徑。
深度參與科學事業,拓展人類認知邊界,“拉索”正持續帶來具有全球影響力的突破性成果。
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