黑洞每秒釋放4000萬億顆氫彈能量

? ?宇宙中，最神秘的加速器，終于現身。當全世界，還在爭論超新星遺跡，是否足以解釋高能宇宙線起源時，中國科學家，用5年持續觀測，給出了截然不同的答案——黑洞驅動的微類星體，才是真正將粒子推向極限能量的“宇宙炮臺”。這不僅是觀測技術的勝利，更是對傳統宇宙線起源理論的根本性顛覆。

七十年"膝"之謎的真相
? ?1954年發現的宇宙線能譜，“膝”結構，就像是宇宙在3拍電子伏特（PeV，即10的15次方電子伏特）處，突然踩下了剎車——更高能量的宇宙線數量，急劇下降。這個形似人體膝蓋彎曲的能譜轉折點，困擾了天體物理學界，近70年。科學家們一度猜測，這是加速源天體能力極限的表現，預期能譜應從一個簡單冪律，轉換為另一個冪律。
? ?但"拉索"(LHAASO)的最新測量徹底打破了這種預期。11月16日發布的研究顯示,宇宙線質子能譜在"膝區"呈現出完全超出預期的復雜結構,清晰展現出一個新的"高能組分",而非簡單的冪律轉換。這一發現分別發表于《國家科學評論》和《科學通報》,標志著科學家首次通過觀測將"膝"與特定天體物理源直接關聯。

黑洞"噴流炮"的驚人威力
? ?位于四川稻城海拔4410米的"拉索",通過超高靈敏度探測器陣列,首次系統性捕捉到五個微類星體的超高能伽馬射線信號。
? ?這些天體，包括SS433、V4641Sgr、GRS1915+105、MAXIJ1820+070和CygnusX-1。中國科學院高能物理研究所的研究數據表明，SS433所產生的質子，其能量超過1PeV，功率高達10的32次方焦耳每秒，這相當于每秒釋放出4000萬億顆最強氫彈的能量。V4641Sgr的伽馬射線能量更是達到0.8PeV,其母粒子能量超過10PeV。
? ?微類星體由黑洞和被其引力吞噬的伴星組成,黑洞在吞噬物質時同步釋放高能粒子噴流。"拉索"首席科學家、中國科學院院士曹臻指出,微類星體具有明顯高于超新星遺跡的加速極限,能達到"膝"的能量門檻,成為高能宇宙線的新來源。
? ?這一發現，解決了困擾科學家多年的難題——盡管超新星遺跡，被公認為銀河系宇宙線源，但是觀測和理論研究，都證明它們無力將宇宙線加速到“膝”以及以上的能量。

多源加速器的宇宙拼圖
? ?“拉索”的突破在于其復合型探測器陣列設計，能夠同時，通過超高能伽馬射線探測宇宙線源，并精確測量太陽系附近的宇宙線粒子。曹臻團隊形象地比喻，如果之前的探測效果是“胡子，眉毛一把抓”，這樣“拉索”則實現了對宇宙線和天體源“一箭，雙雕”的精確探測。
? ?通過將"拉索"測得的"膝區"質子能譜,與國際空間站阿爾法磁譜儀(AMS-02)測得的低能組分、中國"悟空號"暗物質粒子探測衛星測得的中能組分結合分析,研究團隊揭示了銀河系內存在多種類加速源的事實。
? ?每一類加速源都有各自獨特的加速能力和能量范圍,而"膝"正是產生高能組分的源——微類星體這類"新源"——的加速極限表現。
? ?這種多元加速器模型，將“膝”，重新定義為最強大加速器的能量邊界，而不是單一宇宙截止能量。

黑洞系統的極端物理圖景
? ?這兩項成果，相互之間得以印證，進而構建起了完整的科學圖景。“拉索”，不但破解了“膝區成因”這一長久以來困擾學界將近70年的難題，更是為理解黑洞系統的極端物理過程開辟出了新的途徑。曹臻院士著重指出，這些發現揭示出了宇宙線起源的關鍵機制，與此同時也為理解黑洞系統的極端物理過程開啟了新的窗口。
? ?"拉索"的成功代表了中國方案在全球宇宙線觀測領域的崛起。這座于2021年7月建成的大科學裝置,是目前世界上最靈敏的超高能伽馬射線探測設備。根據中國科學院高能物理研究所數據,目前已有32家國內外天體物理研究機構成為"拉索"國際合作成員,約280名研究人員參與其中。
? ?這項研究，由中國科學院高能物理研究所、南京大學、中國科學技術大學、羅馬第一大學等機構的科研人員合作完成。相關論文的發表，標志著人類首次通過觀測證據，將黑洞噴流系統與宇宙線“膝”結構直接聯系起來。這不但深化了我們對宇宙極端物理過程的理解，更為證實相對論性噴流作為極端粒子加速引擎的理論預測提供了依據
? ?從質疑到認可，"拉索"用實力證明了中國方案的價值。當全球天體物理學界還在為超高能宇宙線起源爭論不休時,中國科學家已經用觀測數據改寫了教科書——宇宙中最強大的粒子加速器,不在超新星殘骸中，而是藏在黑洞的子加速器，不在超新星殘骸中,而是藏在黑洞的噴流深處。這個答案，等了人類整整七十年。
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