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拉索兩項成果揭秘:黑洞成PeV粒子加速器 破解宇宙線“膝”之謎

   時間:2025-11-21 08:53:05 來源:快訊編輯:快訊 IP:北京 發表評論無障礙通道
 

宇宙線研究領域迎來重大突破,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發現。由中國科學院高能物理研究所牽頭的國際團隊,通過長期觀測證實黑洞吸積驅動的微類星體是銀河系內強大的粒子加速器,其加速質子能量可達拍電子伏(PeV)量級,同時首次捕捉到宇宙線質子能譜"膝區"存在超出預期的高能成分,為破解宇宙線起源之謎提供了關鍵證據。

研究團隊利用拉索的復合型探測器陣列,首次系統性探測到來自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子與星際物質的碰撞過程。分析顯示,該系統加速質子的能量突破1PeV閾值,總功率達每秒1032焦耳量級,而V4641 Sgr產生的伽馬射線能量更達0.8PeV,證實其作為"超級PeV粒子加速器"的地位。

這項發現直接回應了困擾學界多年的核心問題:傳統認為的超新星遺跡雖能加速宇宙線,但理論模型與觀測數據均顯示其無法將粒子加速至"膝區"(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產生的相對論性噴流,展現出遠超超新星遺跡的加速能力,成為銀河系內最重要的PeV粒子加速器之一。

在宇宙線能譜測量方面,拉索團隊完成了被國際同行視為"不可能任務"的突破。通過多參數篩選技術,研究人員從海量數據中提取出高純度質子樣本,首次精確繪制出"膝區"質子能譜。測量結果顯示,該區域存在此前未被預測的高能組分,其能譜結構與微類星體的加速特征完美吻合。這種復合型探測設計使科學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體系:微類星體不僅具備將質子加速至PeV量級的能力,其貢獻的宇宙線能譜特征與"膝區"結構高度一致。這為持續近70年的"膝區成因"爭論提供了決定性觀測證據,同時確立了黑洞噴流系統在宇宙線起源中的核心地位。研究團隊指出,這種新型天體源的發現,將徹底改變人類對銀河系高能宇宙線起源的認知框架。

 
 
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