記者8日從中國科學院高能物理研究所獲悉，依託高海拔宇宙線觀測站（LHAASO，簡稱“拉索”）的觀測數據，來自該所等單位的科研人員首次在銀河系內一個特殊天體系統中，探測到能量超過100萬億電子伏特的超高能伽馬射線信號。這一發現將對這類天體的觀測水準推向新高度，對現有粒子加速理論形成直接挑戰。相關成果線上發表於《物理評論快報》，並被選為“編輯推薦”文章，入選“物理特色”。
  
宇宙線是來自外太空的高能粒子，主要成分為質子和其他原子核，其起源被譽為“世紀謎題”。由於質子碰撞產生的伽馬光子能量通常約為質子能量的十分之一，因此，探測來自天體、能量超過百萬電子伏特的光子，便成為認證“超級加速器”的主要途徑之一。
  
由一顆大品質恒星和一顆緻密星組成的伽馬射線雙星，是探究這類極端物理過程的天然實驗室，也是潛在的宇宙線加速源。LS I +61° 303便是一個經典的伽馬射線雙星。過去，人們觀測到它的輻射能量最高不過10萬億電子伏特，至於更高能段是否還有信號，無人知曉。
  
此次，憑藉“拉索”的超高靈敏度和寬能段覆蓋能力，科研人員首次將LS I +61° 303的伽馬射線能譜延伸到200萬億電子伏特，正式認證其為“超高能伽馬射線雙星”。更有趣的是，他們還發現該系統的輻射強度會隨著約26.5天的軌道週期有規律性地變化，且這種“軌道調製”效應具有明顯的能量依賴性。
  
“這個現象說明伽馬射線雙星系統內部有著極其複雜的物理過程。”論文共同通訊作者、中國科學院高能物理研究所副研究員李驄說，當緻密星靠近大品質伴星時，強磁場會讓高能電子通過同步輻射迅速損耗能量，傳統的加速模型很難在這種狹小強磁場的環境中把電子推到超高能段。此次探測到的超過100萬億電子伏特的光子，強烈暗示在軌道特定階段，可能是高能質子（強子）克服重重阻礙，與周圍稠密的恒星風物質碰撞，從而產生了這些超高能伽馬射線。
  
李驄表示，“拉索”的這一成果，證明了伽馬射線雙星是一類潛在的拍電子伏加速源，也為探索極端物理環境下的粒子加速與輻射機制提供了新探針，為未來的多信使天文學研究提供了新方向。

來源：科技日報