在浩瀚宇宙中，低能宇宙线作为充满银河系空间的高能带电粒子流，其起源一直是天体物理学界百余年来悬而未决的重大谜题。这些能量范围约在几十MeV至1GeV的低能宇宙线，虽因太阳风形成的日球层磁场和等离子体环境的屏蔽，难以在地球附近直接探测，但它们在星际介质演化中却有着举足轻重的地位。它们能够电离星际气体，驱动复杂分子的形成与化学网络演化，还能向星际介质持续注入能量，对恒星形成过程乃至整个星系的演化都产生着深远影响。
长久以来，低能宇宙线的起源问题困扰着众多科学家。它们究竟是来自银河系大范围宇宙线群体的渗透，还是在特定天体物理环境中“本地生产”？由于缺乏直接的观测约束，这一关键问题始终未能得到解答。不过，这一局面如今被一项突破性研究打破。由清华大学李菂教授团队联合安徽师范大学、中国科学技术大学等国内外20余家科研机构组成的国际研究团队，借助500米口径球面射电望远镜（FAST，即“中国天眼”）对猎户座分子云展开高精度观测，首次在分子云尺度上建立了低能宇宙线（LECRs）产生与恒星形成活动之间的直接联系。
破解这一难题的关键在于FAST望远镜的一项原创技术——中性氢窄线自吸收（HI Narrow Self-Absorption，简称HINSA）方法。该方法由论文通讯作者、FAST首席科学家李菂教授首创，为研究低能宇宙线提供了独一无二的星际介质探针。研究团队利用FAST“多科学目标同时巡天”（CRAFTS）项目发布的猎户座分子云高分辨率原子氢巡天数据集，系统完善了HINSA分析方法。通过这一方法，他们获得了猎户座分子云中由低能宇宙线维持的冷原子氢分布，并进一步重建了该区域高空间分辨率的低能宇宙线电离率分布图。
研究结果显示，低能宇宙线电离率随气体消光增加而升高，且与局部恒星形成率（SFR）呈显著正相关关系。其定量关系式为：log₁₀ζ = (1.4 ± 0.70)log₁₀SFR + (−10.5 ± 2.9)。在活跃的恒星形成区域，低能宇宙线电离率显著超过了基于旅行者号（Voyager）测量和外部传播模型对弥漫区域所预测的数值。这一发现有力地表明，低能宇宙线并非来自银河系背景宇宙线群体的渗透，而是由恒星形成活动就地产生的。
论文第一作者、安徽师范大学副教授汤宁宇指出，恒星不仅通过光辐射照亮银河，其形成过程中的激波、星风和原恒星外流等高能活动也能够产生低能宇宙线。这些低能宇宙线为星际介质注入能量、驱动化学演化，构成了恒星“照亮”银河系的另一种独特方式。该结论还得到了独立观测的有力支持。美国宇航局的费米大面积伽马射线空间望远镜（Fermi-LAT）对同一猎户座区域的观测，同样确认了这些稠密恒星形成云中宇宙线活动的显著升高。FAST的地基观测与Fermi的空间观测实现了天地协同探测，为研究银河系能量反馈和低能宇宙线起源开启了全新途径。
这项研究意义重大，不仅为理解低能宇宙线的产生机制及其在银河系中的传播过程提供了硬核观测证据，更开辟了利用原子氢观测研究银河系大尺度低能宇宙线分布的全新路径。从更宏观的层面看，低能宇宙线通过电离和加热效应深刻影响着分子云的热力学和化学状态，而分子云正是恒星与行星系统的诞生之地。研究揭示的恒星形成活动与低能宇宙线的关系，将帮助天文学家更精确地量化调控星际介质的能量反馈过程。
