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“拉索”在銀河系發(fā)現(xiàn)超高能伽馬射線雙星


【資料圖】

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

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