我国科研人员国际上首次认证宇宙线起源

 科研成果宣传图

宇宙线，也称为宇宙射线，是从外太空来的带电粒子，宇宙线的起源是当代天体物理学最重大的前沿科学问题之一。2月26日，中国科学院高能物理研究所发布，我国科研人员通过位于四川稻城的高海拔宇宙线观测站（LHAASO，“拉索”）在天鹅座恒星形成区发现了一个巨型超高能伽马射线泡状结构，并在国际上首次认证了能量高于1亿亿电子伏特的宇宙线的起源天体。该成果北京时间2月26日以封面文章的形式在学术期刊《Science Bulletin》（《科学通报》）发表。

巨型超高能伽马射线泡状结构模拟示意图

大质量恒星模拟示意图

科研人员发现的巨型超高能伽马射线泡状结构直径约为1000光年，其核心到地球直线距离大约5000光年。通过对该泡状结构内部的研究，科研人员认为其内部存在宇宙线加速器，也就是宇宙线的起源天体，并且这个起源天体源源不断地在产生超过1亿亿电子伏特能量的宇宙线粒子。通过研究，科研人员推断位于这个泡状结构中心附近的大质量恒星星团可能就是他们接收到的宇宙线的起源，科研人员称其为“星协”。

超高能宇宙线传播到星际空间模拟示意图

通过进一步分析，科研人员发现“星协”是由很多表面温度约15000摄氏度到35000摄氏度的恒星组成的密集星团。这些恒星的辐射强度是太阳的几百倍甚至上百万倍。它们巨大的辐射压能够将恒星表面物质吹出，形成强烈的星风，速度可达每秒3000公里。星风与周围星际介质的碰撞以及星风之间的猛烈碰撞产生了强激波的极端环境，从而形成强大的粒子加速器。通过分析，科研人员认证这就是宇宙线加速源，也就是宇宙线起源天体。这一发现在国际科学界尚属首次。未来，高海拔宇宙线观测站将可能探测到更多的千万亿电子伏特乃至更高能量的宇宙线的加速源，有望解决银河系宇宙线起源之谜。

超高能伽马射线光子传播到地球模拟示意图

位于四川稻城海拔4410米的海子山上的高海拔宇宙线观测站（LHAASO，“拉索”）是以宇宙线观测研究为核心的国家重大科技基础设施。观测站是由5216个电磁粒子探测器、1188个缪子探测器组成的地面簇射粒子探测器阵列、7.8万平方米水切伦科夫探测器阵列，以及18台广角切伦科夫望远镜组成的复合阵列。该观测站于2021年7月建成并开始高质量稳定运行，2023年通过国家验收，是国际上最灵敏的超高能伽马射线探测装置。

位于四川稻城的高海拔宇宙线观测站照片