中国科学院高能物理研究所联合国内外多家科研机构,依托国家重大科技基础设施高海拔宇宙线观测站(LHAASO,简称“拉索”),在天鹅座方向发现了一例特殊双星系统(Cygnus X-3)产生的超高能宇宙线现象。该系统由黑洞或中子星与大质量伴星组成,当中心天体疯狂吸积伴星物质并吹出强烈星风时,释放出能量高达30PeV(1PeV=10¹⁵电子伏特)的光子,刷新了人类对宇宙粒子加速器能量上限的认知。
研究团队通过拉索捕捉到精确的时变特征:该双星系统释放的伽马射线能量不仅突破理论预期,且与费米伽马射线空间望远镜在低能段(GeV,1GeV=10⁹电子伏特)的观测结果呈现显著关联。当系统处于GeV波段爆发期时,拉索同步检测到高显著性信号;而在平静期则未观测到异常。这种能量跨度达百万倍的同步爆发现象,为确认双星系统作为宇宙线源提供了关键证据。
更引人注目的是,拉索数据揭示了信号具有4.8小时的周期性波动,这一特征与双星相互绕转的轨道周期高度吻合。科研人员据此将粒子加速区域精确锁定在约3个太阳半径的范围内,创造了目前宇宙中超高能粒子加速器的最高定位精度纪录。这一发现表明,致密天体吸积伴星物质的过程,能够通过极端物理条件将粒子加速至远超现有理论模型的能量水平。
该成果首次认证了具有时变特征的超高能伽马射线源,为时域天文学开辟了全新研究方向。通过追踪双星系统的能量爆发周期,科学家得以直接观测黑洞等致密天体附近的极端物理过程,包括高能粒子加速机制、强引力场环境下的物质相互作用等。这一突破不仅深化了人类对宇宙极端现象的理解,也为未来探索暗物质、量子引力等前沿问题提供了新的观测窗口。











