“拉索”新發現：中老年脈沖星的“尾巴”不一般

　　2月17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（LHAASO，簡稱“拉索”）又出新成果。科研人員發現，中老年脈沖星產生的風云尾部很可能是一類可以將粒子加速到超高能量的“拍電子伏特宇宙線加速器”（PeVtron）。日前，該成果刊發于綜合性英文學術期刊《創新》（The Innovation）。

　　記者了解到，該研究以高顯著性探測到一顆中年脈沖星——脈沖星PSR J1740+1000的風云尾部區域的超高能伽馬射線輻射，這是科學家在世界上首次探測到弓形激波脈沖星風云尾部的伽馬射線輻射，對弓形激波脈沖星風云尾部的粒子輸運機制提出了挑戰，預示著尾部區域存在強勁的粒子加速過程。

　　脈沖星是一種旋轉的中子星，通常存在于超新星殘骸中，因不斷向外發出電磁脈沖信號而得名。脈沖星風云是快速旋轉的脈沖星驅動相對論性粒子星風沖擊外部物質而產生的風云。

　　不同年齡的脈沖星，所產生風云的形態和輻射會有不同特征。年輕的脈沖星位于超新星遺跡內部，往往具有較高的自轉動能，能驅動強勁的脈沖星風，吹向四周，速度接近光速，脈沖星自轉隨之逐漸減慢，而星風與脈沖星周邊物質的猛烈碰撞，產生從射電到伽馬波段的輻射，這些輻射就是人們能觀測到的風云。

　　按照以往的理論推斷，脈沖星步入中老年階段后，自轉能會顯著降低，在其產生的風云中，高能粒子的數量和最高能量隨之降低，而它曾經加速出的粒子會彌漫在周圍，形成尺度達上百光年的伽馬射線暈。同時，有部分脈沖星還會離開超新星遺跡，直接和星際介質相互作用，形成類似“彗星”狀的弓形激波脈沖星風云。

　　不過，盡管這類特殊形狀風云尾部輻射中的射電和X射線波段輻射曾被觀測到過，但是伽馬射線輻射一直沒有被探測到。

　　此次，“拉索”觀測的脈沖星PSR J1740+1000，正是一顆中年脈沖星。它距離地球4500光年，特征年齡11萬年，是一顆遠離銀河星系盤的孤立脈沖星。在X射線波段，人們清楚觀測到了這顆脈沖星的“彗星”狀風云，但與其他中老年脈沖星被觀測的情況一樣，它的伽馬射線輻射未曾被觀測過。

　　借助“拉索”高精度的探測能力，科研人員基于“拉索”1200天以上的觀測數據，在遠離該脈沖星約16光年處，發現了一個點狀超高能伽馬射線源，其顯著性達到17倍標準偏差。他們將它稱為“拉索源”。

　　從對“拉索源”的測量結果中，科研人員排除了理論預期中的大尺度伽馬射線暈的存在。他們發現，可能受該脈沖星周圍環境影響，并非所有的中老年的脈沖星都會像理論預期那般，形成可觀測的伽馬射線暈。

　　同時，經過仔細排查，科研人員還發現，“拉索源”附近并不存在其他已知的天體可加速的高能粒子，而十分巧合的是，“拉索源”恰好處在脈沖星PSR J1740+1000的弓激波風云尾部的延長線上。“這揭示了弓形激波脈沖星風云尾部區域可以產生超高伽馬射線輻射，由于我們探測到的伽馬光子最高能量超過300萬億電子伏，說明弓形激波脈沖星風云尾部可能具有加速拍電子伏（PeV）粒子的能力。”中國科學院高能物理研究所研究員陳松戰告訴《中國科學報》。