“拉索”成果又上新

宇宙線是來自外太空的帶電粒子，主要成分為各種原子核，被稱為傳遞宇宙大事件的“信使”。宇宙線能量分布圖上有一個關鍵轉折點，形狀酷似人的膝蓋而被稱為“膝”，其形成一直是待解之謎。

16日，中國科學院高能物理研究所發布我國高海拔宇宙線觀測站“拉索”觀測發現的最新成果：黑洞吸積驅動的微類星體是銀河系中強大的粒子加速器，可將宇宙線加速至“膝”及以上的高能量，為揭示黑洞在宇宙線起源中的作用提供重要觀測證據。中國科學院院士、“拉索”首席科學家曹臻表示，這些發現不僅揭示宇宙線起源的關鍵機制，也為理解黑洞系統的極端物理過程開辟了新途徑。

處于雙星系統中的黑洞，憑借其強大的引力不斷吞噬伴星的物質，在這個過程中，部分物質會以噴流形式被噴射出來，這種有吸積也有噴流的黑洞就是微類星體。“拉索”首次系統性地探測到來自五個微類星體的超高能伽馬射線，結合“拉索”精確測量出的宇宙線能譜，研究人員發現產生這些伽馬射線的粒子能量正處于宇宙線能譜的“膝”區。這表明，銀河系里存在多種粒子加速器。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。

近70年前發現“膝”后，科學家曾猜測“膝”為加速源天體加速能力極限所致，但要真正理解這個問題，必須精確測量宇宙線各成分的能譜及各自的“膝”，然而長期以來，這一測量被認為不可能完成。

“拉索”巧妙利用其強大的地面觀測裝置，采用多參數測量技術成功篩選出大統計量的高純度質子樣本，從而精確測量其能譜，精度媲美衛星實驗。“拉索”的新結果與AMS-02（安裝在國際空間站上的大型高能粒子探測器）測得的低能組分、“悟空號”測得的中能組分一起，揭示了銀河系內存在多種類的加速源，每一類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的加速極限表現。

“拉索”此次新發現不僅為解決困擾學界近70年的“‘膝’區成因”難題邁出關鍵一步，也為理解黑洞在宇宙線起源中的作用提供了重要的觀測證據。

該研究由中國科學院高能物理研究所牽頭的國際研究團隊完成，相關論文成果在國際學術期刊《國家科學評論》（英文版）和《科學通報》（英文版）上發表。

記者 崔興毅

來源：光明日報