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拉索发布新成果:黑洞驱动微类星体成强大粒子加速器解“膝”谜

   时间:2025-11-21 08:29:03 来源:快讯编辑:快讯 IP:北京 发表评论无障碍通道
 

宇宙线起源研究迎来重大突破!高海拔宇宙线观测站(LHAASO,拉索)近日公布两项颠覆性发现,首次证实黑洞驱动的微类星体是银河系内最强大的粒子加速器,成功破解困扰学界近七十年的"膝区成因"谜题。这项研究不仅重新定义了宇宙线加速机制,更开辟了通过黑洞极端物理过程探索宇宙的新维度。

观测团队通过拉索的复合型探测阵列,首次系统性捕捉到来自五个微类星体(SS 433、V4641 Sgr等)的超高能伽马射线信号。其中SS 433的辐射特征尤为显著,其辐射区域与巨型原子云完全重合,强烈表明这些高能光子源自黑洞加速的质子与星际物质的剧烈碰撞。数据显示,该系统质子加速能量突破1拍电子伏(PeV)阈值,总功率达每秒10³²焦耳量级,相当于每秒消耗太阳质量万亿分之一的能量进行粒子加速。

另一关键发现来自V4641 Sgr,其辐射的伽马射线能量达0.8PeV,意味着产生这些光子的原始粒子能量超过10PeV。这一数据直接推翻了传统认知——此前学界普遍认为银河系内只有超新星遗迹具备粒子加速能力,但观测表明这些天体的加速极限远低于3PeV的"膝区"能量阈值。微类星体因此成为首个被证实能突破该极限的银河系天体源。

宇宙线能谱的"膝区"现象自1950年代被发现以来,始终是高能天体物理的核心谜题。这个位于3PeV处的能谱转折点,如同横亘在科学家面前的"能量长城",传统观测手段难以获取足够统计量的纯净质子样本。拉索创新采用多参数筛选技术,从海量数据中提取出高纯度质子信号,首次精确绘制出"膝区"能谱结构。测量结果显示,该区域存在此前理论完全未预测的"高能组分",其能量分布特征与微类星体加速模型高度吻合。

研究团队指出,微类星体的加速机制与超新星遗迹存在本质差异。当黑洞吸积伴星物质时,会形成时速接近光速的相对论性喷流,这种极端环境产生的电磁场强度可达地球实验室的万亿倍。正是这种超强电磁场,使得质子能够在短短数秒内获得拍电子伏级别的能量。相比之下,超新星遗迹的加速过程需要数千年才能达到同等能级。

这两项成果形成完整证据链:微类星体既能产生突破"膝区"的高能质子,又能解释观测到的能谱异常结构。研究证实,银河系内约15%的已知微类星体可能具备PeV级加速能力,它们共同构成了宇宙线"膝区"的主要贡献源。这项发现不仅改写了宇宙线起源理论,更为研究黑洞极端物理环境提供了全新观测窗口——通过分析宇宙线能谱特征,科学家得以反向推演黑洞喷流系统的磁场结构与能量转换效率。

拉索项目负责人表示,这项突破得益于其独特的观测优势。作为全球最灵敏的超高能伽马射线探测装置,拉索的20英寸光电倍增管阵列与平方公里级探测面积,使其能够同时捕捉来自天体源的微弱信号与太阳系附近的宇宙线粒子。这种"双端观测"模式,为构建宇宙线加速的完整物理图景提供了关键数据支撑。

 
 
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