中国科学院紫金山天文台牵头的研究团队近日取得重大突破，基于“悟空”号暗物质粒子探测卫星的观测数据，首次揭示了宇宙射线加速能量极限与粒子电荷的关联规律。这一发现为破解宇宙射线起源之谜提供了关键线索，相关成果已于4月29日在线发表于国际顶级学术期刊《自然》。
宇宙射线是来自宇宙空间的高能粒子流，包含质子、氦核、碳、氧、铁等原子核以及正负电子，其速度接近光速。这些粒子主要源自超新星爆发、中子星碰撞和黑洞活动等极端天体现象，但长期以来，科学家对它们的加速机制和传播路径知之甚少。“悟空”号凭借其独特的探测优势，为解开这一谜团提供了重要数据支撑。
研究团队通过对“悟空”号10年积累的观测数据深入分析，精确测量了质子、氦、碳、氧、铁五种最常见宇宙射线粒子的能量分布。结果显示，这些粒子在高能段均呈现出一致的“鼓包”结构，其中碳、氧、铁的测量能量上限较以往提升了近10倍。进一步研究发现，“鼓包”出现的位置与粒子电荷量成正比，这表明在地球附近存在一个近距离的宇宙射线加速源，其加速能力存在上限，且该上限与粒子电荷直接相关。
作为我国首颗空间天文卫星，“悟空”号于2015年发射升空，其核心任务包括通过观测高能电子和伽马射线寻找暗物质粒子存在的证据，以及研究宇宙射线的加速与传播机制。该卫星具备覆盖能段宽、能量测量精准、粒子鉴别能力强等优势，尤其在电荷分辨方面表现突出，能够高效区分不同种类的宇宙线核素粒子。
此次研究成果不仅验证了宇宙射线加速存在电荷依赖的能量极限，还为后续研究指明了方向。研究团队表示，下一步将结合多波段观测数据，进一步定位该加速源的具体位置，并探索其加速机制与极端天体活动的关联。这一发现标志着我国在宇宙射线研究领域迈入国际前沿，为理解宇宙高能物理过程提供了全新视角。
