“拉索”发现微类星体是超高能“粒子加速器”，能力超越超新星遗迹

我国高海拔宇宙线观测站“拉索”(LHAASO)成功捕捉到“天外来信”，再传新科研成果!

11月16日，"拉索"公布了最新的科研成果，揭示了由黑洞与其伴星相互作用产生的微类星体具有强大的粒子加速能力，能够将宇宙射线加速至“膝”能级及以上，这为探索黑洞在宇宙射线起源中所扮演的角色提供了关键的观测依据。

此次研究由中国科学院高能物理研究所牵头的国际研究团队完成，相关论文成果在国际学术期刊《国家科学评论》(英文版)和《科学通报》(英文版)上发表。

A    什么是宇宙线?

宇宙线是来自外太空的带电粒子，主要成分为各种原子核，被称为传递宇宙大事件的“信使”。但宇宙线尤其是高能、超高能宇宙线的起源一直是待解之谜。

在宇宙线的能谱(宇宙线数量在粒子能量上的分布)上，有一个关键转折点，大约在3千万亿电子伏处，宇宙线的数量会突然急剧减少。这个拐点因为形状酷似人的膝盖，被形象地称为“膝”。

“拉索”首席科学家、中国科学院高能物理所曹臻院士介绍，以前科学家们主要认为，宇宙线来自超新星遗迹，也就是大质量恒星爆炸后的残骸。但是观测和理论都显示，它们很难把粒子加速到“膝”及以上的高能量。

B    如何探寻宇宙线?

由于宇宙线粒子带电，在传播过程中会受磁场影响而“拐弯”，所以无法直接根据宇宙线粒子行迹找到其起源天体。不过，当宇宙线与星际物质发生碰撞时，所产生的高能伽马射线却是不带电的，可以在太空中保持“直线飞行”。

“这些高能伽马射线就像宇宙线在银河系内留下的一串串‘足迹’，通过它们，科学家可以反推出宇宙线的加速源位置，为寻找宇宙线起源天体提供重要依据。”曹臻说。

C   “拉索”做了什么?

“拉索”此次的发现直接指向了一类宇宙中的特殊系统——微类星体。处于双星系统中的黑洞，凭借其强大的引力不断吞噬伴星的物质，在这个过程中，部分物质会以喷流形式被喷射出来，这种有吸积也有喷流的黑洞就是微类星体。

此次研究中，“拉索”首次捕捉到来自五个微类星体的超高能伽马射线信号，结合“拉索”精确测量出的宇宙线能谱，研究人员发现产生这些伽马射线的粒子能量正处于宇宙线能谱的“膝”区。

曹臻指出，这一发现揭示了银河系中存在多种“粒子加速器”。这些微类星体的加速能力远超超新星遗迹，能够触及“膝”能量阈值，从而成为高能宇宙线的又一重要来源。

作为我国以宇宙线观测研究为首要目标的国家级重大科技基础设施，“拉索”在此次科研工作中取得了突破性进展。这一新发现不仅成功解开了困扰学术界多年的宇宙线“膝”形成之谜，更是首次在观测层面将“膝”结构与具体类型的天体——黑洞喷流系统——联系起来。这一发现为深入理解宇宙中极端物理过程提供了新的视角和途径，标志着我国在宇宙线研究领域的重大突破。

深度投身于科学领域，不断拓宽人类的认知领域，“拉索”项目正不断产出具有国际影响力的创新性成就。