来自外太空的神秘“信使”——宇宙线,长久以来吸引着科学家们的目光。这些主要由各种原子核构成的带电粒子,携带着宇宙大事件的重要信息,然而其高能、超高能的起源,一直是科学界尚未解开的谜题。
在宇宙线的能谱上,存在一个显著的转折点,大约在3千万亿电子伏处,宇宙线的数量会骤然减少,这个形似人膝盖的拐点被称作“膝”。过去,科学家们普遍认为,宇宙线可能源自超新星遗迹,即大质量恒星爆炸后的残骸。但观测和理论都表明,这些遗迹很难将粒子加速到“膝”及以上的高能量。
那么,如何探寻宇宙线的真正起源呢?由于宇宙线粒子带电,在传播过程中会受到磁场的影响而改变方向,因此无法直接通过其行迹找到起源天体。不过,当宇宙线与星际物质发生碰撞时,会产生高能伽马射线,这些射线不带电,可以在太空中保持直线飞行。科学家们形象地将这些高能伽马射线比作宇宙线在银河系内留下的“足迹”,通过它们,可以反推出宇宙线的加速源位置,为寻找起源天体提供重要线索。
我国的高海拔宇宙线观测站“拉索”(LHAASO),正是探寻宇宙线起源的利器。近日,“拉索”发布了一项重大科学成果,为解开宇宙线起源之谜提供了新的关键证据。
此次研究由中国科学院高能物理研究所领衔的国际团队完成,相关成果已在国际知名学术期刊上发表。研究指出,由黑洞与伴星相互作用形成的微类星体,是强大的“粒子加速器”,能够将宇宙线加速至“膝”及以上的高能量。
微类星体是宇宙中的一种特殊系统,处于双星系统中的黑洞,以其强大的引力不断吞噬伴星的物质。在这个过程中,部分物质会以喷流的形式被喷射出来,形成有吸积也有喷流的独特结构。此次研究中,“拉索”首次捕捉到了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。
作为以宇宙线观测研究为核心目标的国家重大科技基础设施,“拉索”正持续为科学界带来具有全球影响力的突破性成果,不断拓展着人类对宇宙的认知边界。











