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拉索两项成果揭秘:黑洞成PeV粒子加速器 破解宇宙线“膝”之谜

   时间:2025-11-21 08:53:05 来源:快讯编辑:快讯 IP:北京 发表评论无障碍通道
 

宇宙线研究领域迎来重大突破,高海拔宇宙线观测站(LHAASO,拉索)近日公布两项具有里程碑意义的科学发现。由中国科学院高能物理研究所牵头的国际团队,通过长期观测证实黑洞吸积驱动的微类星体是银河系内强大的粒子加速器,其加速质子能量可达拍电子伏(PeV)量级,同时首次捕捉到宇宙线质子能谱"膝区"存在超出预期的高能成分,为破解宇宙线起源之谜提供了关键证据。

研究团队利用拉索的复合型探测器阵列,首次系统性探测到来自SS 433、V4641 Sgr等五个微类星体的超高能伽马射线信号。其中SS 433的辐射特征尤为显著,其超高能光子与周围巨型原子云的空间分布高度重合,表明这些辐射源自黑洞加速的高能质子与星际物质的碰撞过程。分析显示,该系统加速质子的能量突破1PeV阈值,总功率达每秒10³²焦耳量级,而V4641 Sgr产生的伽马射线能量更达0.8PeV,证实其作为"超级PeV粒子加速器"的地位。

这项发现直接回应了困扰学界多年的核心问题:传统认为的超新星遗迹虽能加速宇宙线,但理论模型与观测数据均显示其无法将粒子加速至"膝区"(约3PeV)以上的能量。微类星体的崛起填补了这一空白,它们通过黑洞吸积伴星物质产生的相对论性喷流,展现出远超超新星遗迹的加速能力,成为银河系内最重要的PeV粒子加速器之一。

在宇宙线能谱测量方面,拉索团队完成了被国际同行视为"不可能任务"的突破。通过多参数筛选技术,研究人员从海量数据中提取出高纯度质子样本,首次精确绘制出"膝区"质子能谱。测量结果显示,该区域存在此前未被预测的高能组分,其能谱结构与微类星体的加速特征完美吻合。这种复合型探测设计使科学家既能通过伽马射线追踪宇宙线源头,又能直接测量太阳系附近的宇宙线粒子,构建起从源端到传播端的完整观测链条。

两项成果形成相互印证的科学体系:微类星体不仅具备将质子加速至PeV量级的能力,其贡献的宇宙线能谱特征与"膝区"结构高度一致。这为持续近70年的"膝区成因"争论提供了决定性观测证据,同时确立了黑洞喷流系统在宇宙线起源中的核心地位。研究团队指出,这种新型天体源的发现,将彻底改变人类对银河系高能宇宙线起源的认知框架。

 
 
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