“拉索”捕捉到新的银河系超级粒子加速器

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2026年05月12日 06:3

本报讯（记者倪思洁）记者近日从中国科学院高能物理研究所（以下简称高能物理所）获悉，国家重大科技基础设施——高海拔宇宙线观测站（以下简称“拉索”）在银河系里找到了一个能把粒子加速到极高能量的“天然加速器”。这一发现不仅将对该类天体的观测推向更高能段，也对现有的粒子加速理论构成了挑战。相关成果在线发表于《物理评论快报》，同时被美国物理学会《物理》杂志选为焦点报道。

宇宙里有一种来自外太空的高能粒子，即“宇宙线”，它们的起源是“世纪谜题”。科学家认为，解开谜题的关键是找到具有极强粒子加速能力的极端天体——“拍电子伏特加速器”，这类天体能把粒子加速到1000万亿电子伏特，而超高能粒子在传播过程中会“撞”到其他物质，产生能量约为母粒子1/10的伽马射线，并携带着源的信息来到地球。因此，探测来自天体源的超过百万电子伏特的伽马射线是认证“拍电子伏特加速器”的主要途径之一。

基于“拉索”，一个由高能物理所牵头、上海天文台等单位组成的研究团队，瞄准了银河系天体“LS I+61° 303”，并接收到来自该天体的能量超过百万电子伏特的伽马射线信号。

该天体是一个经典的伽马射线双星系统，其中一颗是大质量恒星，另一颗是恒星级黑洞或中子星之类的致密星。这种组合让它成为探究极端物理过程的天然实验室，也成为潜在的宇宙线加速源。“‘拉索’的灵敏度极高，能覆盖很宽的能量范围。这次它第一次探测到了来自这个双星系统、能量超过100万亿电子伏特的伽马射线，能量最高达到200万亿电子伏特。”高能物理所研究员何会海告诉《中国科学报》。

此外，团队还发现，这个双星系统的轨道周期是26.5天，伽马射线辐射强度会随之发生周期性变化。在双星系统内，强磁场让高能电子很快损失能量，传统加速模型很难在这种狭小强磁场环境中把电子推到超高能段。这暗示着，在轨道的某个阶段，可能是一种更重的粒子——高能质子冲破重重阻碍，“撞”上了恒星吹出的物质，产生了这些超高能伽马射线。

这项发现不仅为证明LS I+61° 303这类双星系统是潜在“拍电子伏特加速器”提供了关键证据，还为科学家理解极端环境下的粒子加速和辐射过程提供了新线索，为未来多信使天文学研究提供了新方向。