宇宙中神秘的黑洞再次成為科學焦點。近日,高海拔宇宙線觀測站(LHAASO,簡稱拉索)公布兩項突破性發現,不僅為銀河系內高能宇宙線的起源提供了關鍵線索,更首次將黑洞系統與宇宙線能譜的“膝”結構直接關聯,為理解極端天體物理過程開辟了全新視角。
研究團隊通過拉索的復合型探測器陣列,首次系統性捕捉到來自五個微類星體的超高能伽馬射線信號。這些微類星體由黑洞與伴星組成雙星系統,黑洞吸積物質時釋放的噴流可形成天然粒子加速器。其中,SS 433系統的觀測數據尤為關鍵——其輻射區域與巨型原子云高度重合,表明高能質子與云中物質碰撞產生了伽馬射線。進一步分析顯示,該系統加速的質子能量突破1PeV(拍電子伏特)閾值,總功率達每秒1032焦耳,堪稱銀河系內的“超級粒子工廠”。
另一微類星體V4641 Sgr的觀測結果同樣震撼:其釋放的伽馬射線能量高達0.8PeV,意味著產生這些射線的父輩粒子能量超過10PeV。這一發現徹底改寫了銀河系高能粒子加速器的認知圖譜——此前被廣泛認為的宇宙線源超新星遺跡,因加速極限遠低于“膝”區能量(約3PeV),長期無法解釋高能宇宙線的存在。而微類星體的崛起,成功填補了這一理論空白。
拉索的突破不僅限于源天體探測。針對宇宙線能譜中形似人膝的“膝”結構,研究團隊通過多參數測量技術,從海量數據中篩選出高純度質子樣本,首次精確繪制出“膝區”質子能譜。結果顯示,該區域存在超出預期的高能組分,其特征與微類星體加速的質子能譜高度吻合。這一成果直接將“膝”結構與黑洞噴流系統關聯,證實PeV能段宇宙線主要源自這類新型天體源。
“這相當于完成了看似不可能的任務。”項目成員介紹,拉索的地面觀測裝置通過復合型探測器設計,既能追蹤遙遠天體的超高能伽馬射線,又能精準測量太陽系附近的宇宙線粒子。這種“兩端發力”的策略,使科學家首次從源端和粒子端同時驗證了黑洞系統的加速能力,構建起完整的證據鏈。
兩項發現相互印證,不僅為解決困擾學界近70年的“膝區成因”難題提供關鍵證據,更揭示了黑洞在宇宙線起源中的核心作用。隨著拉索持續積累數據,人類對極端天體物理過程的認知正邁向更深層次。











