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記者8日從中國科學(xué)院高能物理研究所獲悉，依托高海拔宇宙線觀測站（LHAASO，簡稱“拉索”）的觀測數(shù)據(jù)，來自該所等單位的科研人員首次在銀河系內(nèi)一個特殊天體系統(tǒng)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(fā)現(xiàn)將對這類天體的觀測水平推向新高度，對現(xiàn)有粒子加速理論形成直接挑戰(zhàn)。相關(guān)成果在線發(fā)表于《物理評論快報》，并被選為“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(zhì)子和其他原子核，其起源被譽為“世紀(jì)謎題”。由于質(zhì)子碰撞產(chǎn)生的伽馬光子能量通常約為質(zhì)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(rèn)證“超級加速器”的主要途徑之一。

由一顆大質(zhì)量恒星和一顆致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(jīng)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，至于更高能段是否還有信號，無人知曉。

此次，憑借“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(rèn)證其為“超高能伽馬射線雙星”。更有趣的是，他們還發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)的輻射強度會隨著約26.5天的軌道周期有規(guī)律性地變化，且這種“軌道調(diào)制”效應(yīng)具有明顯的能量依賴性。

“這個現(xiàn)象說明伽馬射線雙星系統(tǒng)內(nèi)部有著極其復(fù)雜的物理過程。”論文共同通訊作者、中國科學(xué)院高能物理研究所副研究員李驄說，當(dāng)致密星靠近大質(zhì)量伴星時，強磁場會讓高能電子通過同步輻射迅速損耗能量，傳統(tǒng)的加速模型很難在這種狹小強磁場的環(huán)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(zhì)子（強子）克服重重阻礙，與周圍稠密的恒星風(fēng)物質(zhì)碰撞，從而產(chǎn)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(huán)境下的粒子加速與輻射機(jī)制提供了新探針，為未來的多信使天文學(xué)研究提供了新方向。（記者陸成寬）

關(guān)鍵詞： 伽馬射線 電子 能量 雙星 物理