宇宙射线的起源之谜,长久以来困扰着人类探索宇宙的脚步。这些以接近光速穿梭于宇宙空间的高能粒子流,携带超新星爆发、中子星活动乃至黑洞吸积等极端天体事件的信息,却因观测手段的限制,始终未能被完全破解。近日,依托“悟空”号暗物质粒子探测卫星的突破性发现,这一领域的研究迎来重要进展。
自2015年发射升空以来,“悟空”号已在轨运行超过十年。这颗由中国科学院紫金山天文台主导研制的卫星,凭借其高精度的粒子探测能力,持续收集着宇宙射线的关键数据。近期,由紫金山天文台牵头的国际科研团队,通过对质子、氦、碳、氧、铁等五种常见宇宙射线粒子的能量分布进行精确测量,首次捕捉到这些粒子在高能段呈现一致的“鼓包”结构。这一发现颠覆了传统认知——此前观测中,碳、氧、铁等重粒子的有效测量能量上限仅为当前结果的十分之一。
研究团队进一步分析发现,“鼓包”结构出现的位置与粒子电荷呈正相关关系。结合多波段观测数据,科学家推断地球附近存在一个近距离的宇宙射线加速源,其加速能力存在明确上限。当粒子能量达到该上限时,加速过程便会停滞,从而在能谱上形成特征性的“鼓包”。这一结论直接验证了丹麦物理学家于1961年提出的理论假设:宇宙射线源的加速能力与粒子电荷成正比。尽管该理论已被提出六十余年,但受限于早期探测设备的精度与能量覆盖范围,始终缺乏实验证据支持。
“悟空”号的突破性成果,不仅为宇宙射线加速机制提供了关键观测依据,更将人类对极端天体物理过程的理解推向新高度。研究团队指出,这一发现为构建完整的宇宙射线起源模型奠定了基础,未来通过结合更多高能天文观测数据,有望逐步揭开超新星遗迹、脉冲星风云等天体作为宇宙射线“加速器”的具体作用机制。





