5月8日，記者從中國科學院高能物理研究所獲悉，國家重大科技基礎設施——高海拔宇宙線觀測站（以下簡稱“拉索”），在銀河系里找到了一個能把粒子加速到極高能量的“天然加速器”。這一發現不僅將對該類天體的觀測推向更高能段，更對現有的粒子加速理論形成了挑戰。相關成果在線發表于《物理評論快報》，被選為“編輯推薦”，同時被美國物理學會官方科普雜志《物理》選為焦點報道。
宇宙里有一種來自外太空的高能粒子，叫“宇宙線”，它們的起源是個“世紀謎題”。科學家認為，解開謎題的關鍵，是要找到具有極強粒子加速能力的極端天體——“拍電子伏特加速器”，這類天體能把粒子加速到1000萬億電子伏特，而超高能粒子在傳播過程中會“撞”到其他物質，產生能量約為母粒子十分之一的伽馬射線，他們攜帶著源的信息來到地球。因此，探測來自天體源的超過百萬電子伏特的伽馬射線是認證“拍電子伏特加速器”的主要途徑之一。
基于“拉索”，一支由中國科學院高能物理研究所牽頭，上海天文臺等單位組成的研究團隊，瞄準了銀河系天體“LS I+61° 303”，并接收到了來自該天體的能量超過百萬電子伏特的伽馬射線信號。
該天體是一個經典的伽馬射線雙星系統，其中一顆是大質量恒星，另一顆是恒星級黑洞或中子星之類的致密星。這種組合會讓它成為探究極端物理過程的天然實驗室，同時也成為潛在的宇宙線加速源。過去，國際科學家一直在觀測該雙星系統，但最高只能看到能量在10萬億電子伏特左右的伽馬射線。更高能段的輻射是否存在，一直是未知。
“‘拉索’的靈敏度極高，能覆蓋很寬的能量范圍。這次，它第一次探測到了來自這個雙星系統的、能量超過100萬億電子伏特的伽馬射線，能量最高能達到200萬億電子伏特。”中國科學院高能物理研究所研究員何會海告訴《中國科學報》。
此外，科研團隊還發現，這個雙星系統的軌道周期是26.5天，伽馬射線輻射強度會隨之發生周期性變化。在雙星系統內，強磁場會讓高能電子很快損失能量，傳統的加速模型很難在這種狹小強磁場的環境中把電子推到超高能段。這暗示著，在軌道的某個階段，可能是一種更重的粒子——高能質子沖破重重阻礙，“撞”上了恒星吹出的物質，產生出這些超高能伽馬射線。
這項發現不僅為證明LS I+61° 303這類雙星系統是潛在“拍電子伏特加速器”提供了關鍵證據，還為科學家理解極端環境下的粒子加速和輻射過程提供了新線索，為未來多信使天文學研究提供了新方向。
相關論文信息：https://doi.org/10.1103/7xhp-tff7
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