中新網(wǎng)北京2月26日電 (記者 孫自法)在銀河系天鵝座恒星形成區(qū)，氣泡有一個(gè)巨型超高能伽馬射線泡狀結(jié)構(gòu)——大小近千萬(wàn)倍太陽(yáng)系、個(gè)巨高能量超1億億電子伏的型超云開(kāi)體育靠譜嗎宇宙“氣泡”，最近被中國(guó)的宙什最新大科學(xué)裝置高海拔宇宙線觀測(cè)站(英文縮寫(xiě)LHAASO，中文昵稱“拉索”)發(fā)現(xiàn)，拉索并研究確認(rèn)它是發(fā)現(xiàn)一個(gè)宇宙線的起源天體。

曹臻院士解讀“拉索”最新重大發(fā)現(xiàn)及研究進(jìn)展。并揭中新網(wǎng)記者 孫自法 攝

　　這項(xiàng)在世界和歷史上首次發(fā)現(xiàn)能量高于1億億電子伏宇宙線起源天體、氣泡認(rèn)證第一個(gè)超級(jí)宇宙線加速源的個(gè)巨高重要高能天體物理研究成果，由中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所(高能所)領(lǐng)導(dǎo)的型超“拉索”國(guó)際合作組完成，相關(guān)論文2月26日以封面形式在知名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)通報(bào)》(Science Bulletin)上發(fā)表。宙什最新云開(kāi)體育靠譜嗎

發(fā)表本項(xiàng)重要成果的拉索《科學(xué)通報(bào)》(Science　Bulletin)封面。中國(guó)科學(xué)院高能所/供圖

　　最新發(fā)現(xiàn)研究緣何而起？

　　成果正式發(fā)表前夕，發(fā)現(xiàn)中國(guó)科學(xué)院院士、并揭中國(guó)科學(xué)院高能所研究員、氣泡“拉索”首席科學(xué)家曹臻率論文主要作者，向媒體科普解讀“拉索”這項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)及研究進(jìn)展。

　　宇宙線是來(lái)自外太空的帶電粒子，其主要成分為質(zhì)子。宇宙線的起源是當(dāng)代天體物理學(xué)最重大的前沿科學(xué)問(wèn)題之一。測(cè)量發(fā)現(xiàn)，宇宙線的能譜(即宇宙線數(shù)量在粒子能量上的分布)在1千萬(wàn)億電子伏附近呈現(xiàn)出一個(gè)拐折結(jié)構(gòu)，因其形狀類似膝關(guān)節(jié)而被稱為宇宙線能譜的“膝”。

展示介紹本項(xiàng)重要成果的海報(bào)。中國(guó)科學(xué)院高能所/供圖

　　科學(xué)家們認(rèn)為，能量比“膝”低的宇宙線起源于銀河系內(nèi)的天體，而“膝”的存在也表明銀河系大部分的宇宙線源加速質(zhì)子的能量極限在1千萬(wàn)億電子伏左右。

　　然而，究竟何種天體能把宇宙線能量加速到這么高能量，形成“膝”的能譜結(jié)構(gòu)，仍然是一個(gè)未解之謎，也是近年來(lái)宇宙線研究中最引人關(guān)注的課題之一。

　　此次研究中，“拉索”在天鵝座恒星形成區(qū)發(fā)現(xiàn)一個(gè)巨型超高能伽馬射線泡狀結(jié)構(gòu)，這個(gè)保守估計(jì)直徑約1000光年、距離地球約5000光年的宇宙“氣泡”內(nèi)，有多個(gè)能量超過(guò)1千萬(wàn)億電子伏的光子分布其中，最高達(dá)到2千萬(wàn)億電子伏。

　　如何認(rèn)證宇宙線起源天體？

　　“拉索”團(tuán)隊(duì)指出，一般來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生能量為2千萬(wàn)億電子伏的伽馬光子，需要能量至少高10倍的宇宙線粒子。因此，這表明該巨型超高能宇宙“氣泡”內(nèi)部存在超級(jí)宇宙線加速器，從而源源不斷地產(chǎn)生能量至少達(dá)到2億億電子伏的高能宇宙線粒子，并注入到星際空間。

“拉索”航拍圖。中國(guó)科學(xué)院高能所/供圖

　　這些高能宇宙線與星際空間中的氣體物質(zhì)發(fā)生碰撞產(chǎn)生伽馬光子，光子的數(shù)目與周圍氣體的分布呈現(xiàn)清晰的關(guān)聯(lián)，而位于該宇宙“氣泡”中心附近的大質(zhì)量恒星星團(tuán)，則是超級(jí)宇宙線加速器最可能的對(duì)應(yīng)天體。

　　大質(zhì)量恒星星團(tuán)是由很多表面溫度超過(guò)約3.5萬(wàn)度的恒星(O型星)和表面溫度超過(guò)約1.5萬(wàn)度的恒星(B型星)這類年輕、熾熱的大質(zhì)量恒星組成密集星團(tuán)。這些恒星的輻射強(qiáng)度是太陽(yáng)的百倍至百萬(wàn)倍，巨大的輻射壓將恒星表面物質(zhì)吹出，形成了強(qiáng)烈的星風(fēng)，其速度可達(dá)每秒上千公里。隨后，星風(fēng)與周圍星際介質(zhì)的碰撞以及星風(fēng)之間的猛烈碰撞產(chǎn)生了強(qiáng)激波、強(qiáng)湍流的極端環(huán)境，成為強(qiáng)大的粒子加速器。

　　“拉索”團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這個(gè)強(qiáng)大的粒子加速器是迄今為止科學(xué)家們能夠認(rèn)證的第一個(gè)超級(jí)宇宙線加速源。相信隨著觀測(cè)時(shí)間的增加，“拉索”未來(lái)將可能探測(cè)到更多的千萬(wàn)億電子伏乃至更高能量宇宙線的加速源，有望解決銀河系的宇宙線起源之謎。

　　宇宙“氣泡”還有何重要發(fā)現(xiàn)？

　　“冰凍三尺，非一日之寒”?！袄鳌眻F(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)，這次首次發(fā)現(xiàn)能量高于1億億電子伏宇宙線起源天體、認(rèn)證第一個(gè)超級(jí)宇宙線加速源，并非一兩次觀測(cè)的一蹴而就，而是在“拉索”自2019年試運(yùn)行以來(lái)長(zhǎng)期觀測(cè)數(shù)據(jù)積累基礎(chǔ)上持續(xù)研究獲得。

　　此次在發(fā)現(xiàn)揭秘銀河系超高能宇宙線起源之謎的同時(shí)，“拉索”還根據(jù)觀測(cè)推斷出，該宇宙“氣泡”內(nèi)超級(jí)宇宙線加速器使得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，其所影響的空間范圍甚至遠(yuǎn)超目前觀測(cè)到的“氣泡”尺度，從而為“拉索”此前探測(cè)到的銀河系彌散伽馬射線輻射的超出提供了一種可能的解釋。

“拉索”觀測(cè)到的高能伽馬射線空間分布，圖中每個(gè)圓點(diǎn)代表“拉索”探測(cè)到的一個(gè)超高能伽馬光子。中國(guó)科學(xué)院高能所/供圖

　　據(jù)介紹，作為當(dāng)前國(guó)際上最靈敏的超高能伽馬射線探測(cè)裝置、以宇宙線觀測(cè)研究為核心的中國(guó)國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，“拉索”由中國(guó)科學(xué)院高能所承擔(dān)建設(shè)運(yùn)行，并采用通用的國(guó)際合作模式，實(shí)現(xiàn)設(shè)施平臺(tái)與觀測(cè)數(shù)據(jù)的開(kāi)放共享。

　　“拉索”位于四川省稻城縣海拔4410米的海子山，由5216個(gè)電磁粒子探測(cè)器和1188個(gè)繆子探測(cè)器組成的1平方公里地面簇射粒子探測(cè)器陣列、7.8萬(wàn)平方米水切倫科夫探測(cè)器陣列以及由18臺(tái)廣角切倫科夫望遠(yuǎn)鏡組成的復(fù)合陣列，2021年7月建成并開(kāi)始高質(zhì)量穩(wěn)定運(yùn)行。

曹臻院士解讀“拉索”最新重大發(fā)現(xiàn)及研究進(jìn)展。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝

　　目前，“拉索”國(guó)際合作組擁有32個(gè)中外天體物理研究機(jī)構(gòu)作為成員單位，科學(xué)家成員約280人。除曹臻院士外，最新發(fā)表成果論文的共同通訊作者還包括中國(guó)科學(xué)院高能所博士研究生高川東、李驄副研究員和南京大學(xué)柳若愚研究員、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)楊睿智教授。(完)