在宇宙探索的征程中,一项关于脉冲星风云的重大发现引起了科学界的广泛关注。国家重大科技基础设施高海拔宇宙线观测站(英文缩写LHAASO,简称“拉索”),在位于四川稻城县的观测站,于天鹰座方向捕捉到了令人惊叹的现象——由脉冲星PSR J1849 - 0001驱动的脉冲星风云,存在拍电子伏(PeV,即10¹⁵eV)伽马辐射。
脉冲星风云是一种极为特殊的高能天体。它是宇宙中高速旋转的磁化中子星,也就是脉冲星,向周围空间吹出近光速的带电粒子风(脉冲星风),这些粒子风与周边介质猛烈撞击后形成的。在银河系内,自转减慢光度最高的脉冲星所驱动的蟹状星云(Crab Nebula),长期以来都是高能天体物理研究中的“标准烛光”。此前,拉索就曾通过探测到来自蟹状星云的PeV伽马射线,推算出其粒子加速效率至少达到理论极限的16%,从而确立了蟹状星云作为极端拍电子伏粒子加速器(PeVatron)的地位,这一成果还引发了学界的广泛讨论。
此次拉索团队将研究目光聚焦在了另一脉冲星风云系统PSR J1849 - 0001上。该脉冲星处于天鹰座,其自转减慢光度相较于蟹状星云脉冲星要低约50倍。按照传统的脉冲星风云演化与辐射模型,较低的注入光度通常意味着较弱的高能辐射光度。然而,拉索的能谱测量结果却打破了这一常规认知。该天体系统的伽马射线能谱以幂律形式延伸至2 PeV,而且在PeV能段的伽马射线光度竟然比蟹状星云高出数倍。
这一异常现象表明,该系统将脉冲星风能量转化为超高能粒子的效率极高。研究团队结合X射线等多波段观测结果,对该脉冲星风云内部的物理参数进行了严格约束。结果发现,其内部粒子加速效率至少达到理论极限的27%,已经超过了蟹状星云的水平。研究人员进一步指出,如果粒子是在传统模型预期的终止激波处被加速到观测所需能量,那么其加速效率需超过100%,这无疑对当前脉冲星风云粒子加速理论构成了直接挑战。也正是因为拥有如此惊人的粒子加速效率,该脉冲星风云被赋予了“天鹰助推器(Aquila Booster)”的别称。
拉索的这项发现意义重大。它不仅为银河系PeVatron候选体增添了一个极具研究价值的新案例,还让我们看到,在看似不占优势的脉冲星系统中,宇宙依然能够形成一台近乎“超常发挥”的极端粒子加速器。这意味着,如此极端的粒子加速效率可能并非蟹状星云这一特殊天体所独有,而是脉冲星风云这类天体的共有特征。这一成果为完善脉冲星风云理论图景提供了重要线索,也将促使理论天体物理学家重新审视相对论性等离子体中的粒子加速机制及相关基本物理过程。











