宇宙線研究領(lǐng)域迎來重大突破,高海拔宇宙線觀測站(LHAASO,拉索)近日公布兩項具有里程碑意義的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。由中國科學(xué)院高能物理研究所牽頭的國際團(tuán)隊,通過長期觀測證實黑洞吸積驅(qū)動的微類星體是銀河系內(nèi)強大的粒子加速器,其加速質(zhì)子能量可達(dá)拍電子伏(PeV)量級,同時首次捕捉到宇宙線質(zhì)子能譜"膝區(qū)"存在超出預(yù)期的高能成分,為破解宇宙線起源之謎提供了關(guān)鍵證據(jù)。
研究團(tuán)隊利用拉索的復(fù)合型探測器陣列,首次系統(tǒng)性探測到來自SS 433、V4641 Sgr等五個微類星體的超高能伽馬射線信號。其中SS 433的輻射特征尤為顯著,其超高能光子與周圍巨型原子云的空間分布高度重合,表明這些輻射源自黑洞加速的高能質(zhì)子與星際物質(zhì)的碰撞過程。分析顯示,該系統(tǒng)加速質(zhì)子的能量突破1PeV閾值,總功率達(dá)每秒1032焦耳量級,而V4641 Sgr產(chǎn)生的伽馬射線能量更達(dá)0.8PeV,證實其作為"超級PeV粒子加速器"的地位。
這項發(fā)現(xiàn)直接回應(yīng)了困擾學(xué)界多年的核心問題:傳統(tǒng)認(rèn)為的超新星遺跡雖能加速宇宙線,但理論模型與觀測數(shù)據(jù)均顯示其無法將粒子加速至"膝區(qū)"(約3PeV)以上的能量。微類星體的崛起填補了這一空白,它們通過黑洞吸積伴星物質(zhì)產(chǎn)生的相對論性噴流,展現(xiàn)出遠(yuǎn)超超新星遺跡的加速能力,成為銀河系內(nèi)最重要的PeV粒子加速器之一。
在宇宙線能譜測量方面,拉索團(tuán)隊完成了被國際同行視為"不可能任務(wù)"的突破。通過多參數(shù)篩選技術(shù),研究人員從海量數(shù)據(jù)中提取出高純度質(zhì)子樣本,首次精確繪制出"膝區(qū)"質(zhì)子能譜。測量結(jié)果顯示,該區(qū)域存在此前未被預(yù)測的高能組分,其能譜結(jié)構(gòu)與微類星體的加速特征完美吻合。這種復(fù)合型探測設(shè)計使科學(xué)家既能通過伽馬射線追蹤宇宙線源頭,又能直接測量太陽系附近的宇宙線粒子,構(gòu)建起從源端到傳播端的完整觀測鏈條。
兩項成果形成相互印證的科學(xué)體系:微類星體不僅具備將質(zhì)子加速至PeV量級的能力,其貢獻(xiàn)的宇宙線能譜特征與"膝區(qū)"結(jié)構(gòu)高度一致。這為持續(xù)近70年的"膝區(qū)成因"爭論提供了決定性觀測證據(jù),同時確立了黑洞噴流系統(tǒng)在宇宙線起源中的核心地位。研究團(tuán)隊指出,這種新型天體源的發(fā)現(xiàn),將徹底改變?nèi)祟悓︺y河系高能宇宙線起源的認(rèn)知框架。









