拉索确认迄今最高能量的宇宙粒子加速器丨科技前线

近日，中国科学院高能物理研究所、上海天文台等机构的联合团队，利用国家重大科技基础设施高海拔宇宙线观测站（LHAASO，拉索）观测到最高能量的光子发自黑洞（或中子星）疯狂吸噬大质量伴星吹出的强烈星风的过程。该过程认证了这个位于天鹅座非常特别的双星系统（Cygnus X-3）是迄今为止能够产生最高能量的粒子加速器。

来自Cygnus X-3喷流底部的质子与来自伴星的光子相互作用产生高能光子和中微子示意图

拉索测到的精确时变特征、超高的伽马射线能量及其能谱特征，共同确认了这个宇宙线的源天体。这个源天体发出的宇宙线粒子能量至少达到30PeV（1PeV=10¹⁵电子伏特），远超当前主流理论预期。

科研团队还发现，拉索测到了超高能（>10¹⁴电子伏特）伽马信号明显爆发现象，与在能量低1百万倍的GeV波段上的观测存在明显的时间关联。在GeV波段伽马射线爆发期间，费米伽马射线空间望远镜与拉索同时测到高显著性的信号；而在GeV波段伽马射线平静期间，拉索则未观测到显著信号。

此外，信号具有4.8小时的周期性，清楚显现出双星相互绕转的轨道效应。团队据此将加速器定位于约3个太阳半径大小的尺度之内。该尺度的确定实现了对宇宙中超高能量的粒子加速器最高的定位精度。

拉索认证Cygnus X-3为首个具有时变特征的超高能伽马射线源，开启了超高能时域天文学的新领域，开辟了研究黑洞等致密天体附近极端物理过程的新途径。

来源：中国科学院高能物理研究所

责任编辑：宋同舟