作為國際上最靈敏的超高能伽馬射線探測裝置，高海拔宇宙線觀測站（LHAASO，拉索）的科研成果密集產(chǎn)出。最近，在天鵝座恒星區(qū)，“拉索”發(fā)現(xiàn)了一個巨型超高能伽馬射線泡，首次找到了能量高于1億億電子伏特的宇宙線“源頭”。2月26日，相關(guān)成果以封面文章形式在《科學通報》上發(fā)表。
宇宙線是來自外太空的高能帶電粒子，其主要成分為質(zhì)子，攜帶著宇宙起源、天體演化、太陽活動及地球空間環(huán)境等重要科學信息。觀測顯示，銀河系內(nèi)天體加速質(zhì)子的能量極限在1千萬億電子伏特左右，究竟是何種天體擁有如此“神力”，一直是未解之謎。這次，“拉索”尋根溯源，發(fā)現(xiàn)了一處高能宇宙線粒子的起源天體——巨型超高能伽馬射線泡。
雖然在圖像中只是一片圓形紅暈，科研人員親切地稱其為“泡泡”，但它其實是個大家伙——直徑約為1000光年，體積則相當于太陽系的上千萬倍。它的能量也不可小覷，內(nèi)部光子能量最高達2千萬億電子伏特。中國科學院高能物理研究所研究員、中國科學院院士曹臻解釋，通常來說，要產(chǎn)生如此高能的伽馬光子，宇宙線粒子撞擊前具備的能量至少還要再高10倍，即達到2億億電子伏特。
這意味著，“泡泡”內(nèi)部有著一個超級宇宙線加速器。通過觀測，科研人員把能量的源頭鎖定在“泡泡”中心附近的大質(zhì)量恒星星團上，它由很多年輕、熾熱的大質(zhì)量恒星組成，輻射強度可達太陽的百倍至百萬倍。恒星表面物質(zhì)被輻射壓吹出，速度達每秒上千公里的“星風”彼此相撞或與周圍星際介質(zhì)碰撞，便成為了強大的粒子加速器。微觀粒子在激波反復碰撞中加速到極高的能量，在飛行過程中又與星際空間中的物質(zhì)碰撞產(chǎn)生超高能伽馬射線，便可被“拉索”觀測到。
不過比起看到“泡泡”的存在，它究竟為何能被看到，引起了科研人員更大的興趣。“原來我們認為宇宙很空，宇宙線注入其中很快就會跑掉。但如果是這樣，高能宇宙線的速度又與光速相當，我們理論上就無法觀測到‘泡泡’的存在。”曹臻說，“拉索”的觀測數(shù)據(jù)顯示，“泡泡”周邊星際空間的宇宙線密度顯著高于銀河系內(nèi)宇宙線的平均水平，宇宙線“逃跑”的速度比人類想象的慢了約100倍。“就像一滴墨汁滴在水里，是慢慢地擴散開來，這個發(fā)現(xiàn)已經(jīng)引起了學界的高度重視。”
“這是迄今為止人們能夠認證的第一個超級宇宙線加速源。”曹臻的語氣中透著自豪，隨著觀測時間的增加，“拉索”還有望探測到更多的千萬億電子伏乃至更高能量宇宙線的加速源，有望解決銀河系宇宙線起源之謎。目前，已有32個國內(nèi)外天體物理研究機構(gòu)成為“拉索”的國際合作組成員單位，成員約280人。
作為國際上最靈敏的超高能伽馬射線探測裝置，高海拔宇宙線觀測站（LHAASO，拉索）的科研成果密集產(chǎn)出。最近，在天鵝座恒星區(qū)，“拉索”發(fā)現(xiàn)了一個巨型超高能伽馬射線泡，首次找到了能量高于1億億電子伏特的宇宙線“源頭”。2月26日，相關(guān)成果以封面文章形式在《科學通報》上發(fā)表。
宇宙線是來自外太空的高能帶電粒子，其主要成分為質(zhì)子，攜帶著宇宙起源、天體演化、太陽活動及地球空間環(huán)境等重要科學信息。觀測顯示，銀河系內(nèi)天體加速質(zhì)子的能量極限在1千萬億電子伏特左右，究竟是何種天體擁有如此“神力”，一直是未解之謎。這次，“拉索”尋根溯源，發(fā)現(xiàn)了一處高能宇宙線粒子的起源天體——巨型超高能伽馬射線泡。
雖然在圖像中只是一片圓形紅暈，科研人員親切地稱其為“泡泡”，但它其實是個大家伙——直徑約為1000光年，體積則相當于太陽系的上千萬倍。它的能量也不可小覷，內(nèi)部光子能量最高達2千萬億電子伏特。中國科學院高能物理研究所研究員、中國科學院院士曹臻解釋，通常來說，要產(chǎn)生如此高能的伽馬光子，宇宙線粒子撞擊前具備的能量至少還要再高10倍，即達到2億億電子伏特。
這意味著，“泡泡”內(nèi)部有著一個超級宇宙線加速器。通過觀測，科研人員把能量的源頭鎖定在“泡泡”中心附近的大質(zhì)量恒星星團上，它由很多年輕、熾熱的大質(zhì)量恒星組成，輻射強度可達太陽的百倍至百萬倍。恒星表面物質(zhì)被輻射壓吹出，速度達每秒上千公里的“星風”彼此相撞或與周圍星際介質(zhì)碰撞，便成為了強大的粒子加速器。微觀粒子在激波反復碰撞中加速到極高的能量，在飛行過程中又與星際空間中的物質(zhì)碰撞產(chǎn)生超高能伽馬射線，便可被“拉索”觀測到。
不過比起看到“泡泡”的存在，它究竟為何能被看到，引起了科研人員更大的興趣。“原來我們認為宇宙很空，宇宙線注入其中很快就會跑掉。但如果是這樣，高能宇宙線的速度又與光速相當，我們理論上就無法觀測到‘泡泡’的存在。”曹臻說，“拉索”的觀測數(shù)據(jù)顯示，“泡泡”周邊星際空間的宇宙線密度顯著高于銀河系內(nèi)宇宙線的平均水平，宇宙線“逃跑”的速度比人類想象的慢了約100倍。“就像一滴墨汁滴在水里，是慢慢地擴散開來，這個發(fā)現(xiàn)已經(jīng)引起了學界的高度重視。”
“這是迄今為止人們能夠認證的第一個超級宇宙線加速源。”曹臻的語氣中透著自豪，隨著觀測時間的增加，“拉索”還有望探測到更多的千萬億電子伏乃至更高能量宇宙線的加速源，有望解決銀河系宇宙線起源之謎。目前，已有32個國內(nèi)外天體物理研究機構(gòu)成為“拉索”的國際合作組成員單位，成員約280人。
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