宇宙射线的起源之谜，一直是天文学界的重要研究课题。近日，由我国主导的国际研究团队借助“悟空”号暗物质粒子探测卫星的观测数据，取得了一项突破性进展——首次证实地球附近存在宇宙射线加速源，为上世纪六十年代提出的电荷依赖加速模型提供了直接观测证据。
宇宙射线是宇宙空间中以接近光速运动的高能粒子流，包含原子核、正负电子、伽马射线和中微子等。这些粒子被认为诞生于超新星遗迹、中子星、黑洞等极端天体环境，是研究宇宙极端物理条件的天然“信使”。其能谱（粒子数目随能量的分布）记录着粒子加速和传播的关键信息，但受限于观测技术，高能段能谱的精确测量长期面临挑战。
作为我国首颗空间天文卫星，“悟空”号自发射以来已在轨运行超十年，累计探测到约185亿个高能粒子事件。与国际同类设备相比，它具有覆盖能段宽、能量测量精准、粒子鉴别能力强的优势，尤其在万亿至千万亿电子伏特能区表现突出。基于前九年的数据，研究团队首次精确绘制了质子、氦、碳、氧和铁五种主要宇宙射线粒子在超宽能段内的能谱曲线，并发现这些粒子在高能段均呈现显著的“鼓包”状结构。
这一发现与理论预测高度吻合。根据上世纪六十年代提出的Peters循环理论，宇宙射线源加速粒子的能量上限与其电荷数成正比，磁场约束环境中的粒子加速应遵循这一关系。然而，该理论长期缺乏实验验证。“悟空”号的观测结果显示，地球附近存在一个宇宙射线加速源，其加速能力上限恰好对应多种粒子能谱的统一“鼓包”结构。碳、氧和铁的测量能量较以往提升近十倍，置信度超过99.999%，为电荷依赖加速模型提供了关键证据。
研究团队指出，这一成果不仅填补了宇宙射线加速机制的实验空白，更为理解高能天体物理过程开辟了新路径。目前，“悟空”号状态良好，将持续积累数据，为破解宇宙射线起源和加速机制提供更多线索。
相关研究成果已发表于国际顶级学术期刊《自然》。
