我國科研人員國際上首次認證宇宙線起源

宇宙線，也稱爲宇宙射線，是從外太空來的帶電粒子，宇宙線的起源是當代天體物理學最重大的前沿科學問題之一。今天（2月26日），中國科學院高能物理研究所發佈，我國科研人員通過位於四川稻城的高海拔宇宙線觀測站（LHAASO，“拉索”）在天鵝座恆星形成區發現了一個巨型超高能伽馬射線泡狀結構，並在國際上首次認證了能量高於1億億電子伏特的宇宙線的起源天體。該成果北京時間2月26日以封面文章的形式在學術期刊《Science Bulletin》（《科學通報》）發表。

科研人員發現的巨型超高能伽馬射線泡狀結構直徑約爲1000光年，其核心到地球直線距離大約5000光年。通過對該泡狀結構內部的研究，科研人員認爲其內部存在宇宙線加速器，也就是宇宙線的起源天體，並且這個起源天體源源不斷地在產生超過1億億電子伏特能量的宇宙線粒子。通過研究，科研人員推斷位於這個泡狀結構中心附近的大質量恆星星團可能就是他們接收到的宇宙線的起源，科研人員稱其爲“星協”。

通過進一步分析，科研人員發現“星協”是由很多表面溫度約15000攝氏度到35000攝氏度的恆星組成的密集星團。這些恆星的輻射強度是太陽的幾百倍甚至上百萬倍。它們巨大的輻射壓能夠將恆星表面物質吹出，形成強烈的星風，速度可達每秒3000公里。星風與周圍星際介質的碰撞以及星風之間的猛烈碰撞產生了強激波的極端環境，從而形成強大的粒子加速器。通過分析，科研人員認證這就是宇宙線加速源，也就是宇宙線起源天體。這一發現在國際科學界尚屬首次。未來，高海拔宇宙線觀測站將可能探測到更多的千萬億電子伏特乃至更高能量的宇宙線的加速源，有望解決銀河系宇宙線起源之謎。

位於四川稻城海拔4410米的海子山上的高海拔宇宙線觀測站（LHAASO，“拉索”）是以宇宙線觀測研究爲核心的國家重大科技基礎設施。觀測站是由5216個電磁粒子探測器、1188個繆子探測器組成的地面簇射粒子探測器陣列、7.8萬平方米水切倫科夫探測器陣列，以及18臺廣角切倫科夫望遠鏡組成的複合陣列。該觀測站於2021年7月建成並開始高質量穩定運行，2023年通過國家驗收，是國際上最靈敏的超高能伽馬射線探測裝置。