“拉索”首次揭示黑洞在宇宙線起源中的作用
來源： 新華社、央視新聞
2025-11-16 14:01:00
記者11月16日從中國科學院獲悉，位于四川省稻城縣的高海拔宇宙線觀測站“拉索”（LHAASO）首次系統(tǒng)性探測到五個由黑洞和伴星相互作用形成的微類星體的超高能伽馬射線信號，產生這些輻射的粒子能量處于宇宙線能譜的“膝”區(qū)。
高能伽馬射線源，被認為是宇宙線起源線索。
“膝”是宇宙線的能譜（宇宙線數(shù)量在粒子能量上的分布）在3千萬億電子伏附近呈現(xiàn)出的一個拐折結構，形狀類似人體膝關節(jié)?！跋ァ奔耙陨夏芰扛叩挠钪婢€數(shù)量急劇減少。
這項發(fā)現(xiàn)表明，微類星體是強大的“粒子加速器”，可將宇宙線加速至“膝”及以上的高能量，為破解困擾學界多年的宇宙線“膝”形成之謎提供了關鍵的觀測證據，并為最終解決這一難題指出了新的突破方向。記者：劉禎、吳曉穎海報制作：劉禎
另據央視新聞報道，今天（11月16日），中國科學院高能物理研究所發(fā)布大科學裝置高海拔宇宙線觀測站（LHAASO，拉索）最新科研成果?？蒲腥藛T發(fā)現(xiàn)，在銀河系中有五個由黑洞與被其吸積的恒星構成的微類星體可以將宇宙中的粒子加速到極高能量，這一發(fā)現(xiàn)破解了困擾科學界近70年的一個未解之謎——宇宙線質子能譜上形似人的膝蓋的拐折結構從哪里來。這項成果不僅揭示了宇宙線起源的關鍵機制，也為理解黑洞系統(tǒng)的極端物理過程開辟了新的途徑。相關科研成果16日在學術期刊《國家科學評論（英文）》及《科學通報（英文版）》發(fā)表。
△高海拔宇宙線觀測站（拉索）航拍圖
△宇宙線全粒子能譜上能量拐折“膝”結構示意圖
在廣闊的宇宙中，無數(shù)以近光速飛行的微觀粒子穿梭不息，我們稱之為宇宙線。宇宙線自從被發(fā)現(xiàn)以來，通過空間和地面的實驗探測，科學家們繪制出了宇宙線全粒子能譜。在能譜上有一個獨特的拐折結構，因其形似人的膝蓋，所以被稱為“膝”結構。這一現(xiàn)象其實已經被發(fā)現(xiàn)近70年，但是其物理成因一直是未解之謎。
△高海拔宇宙線觀測站（拉索）航拍圖
直到近期，中國科學院高能物理研究所曹臻院士科研團隊依托大科學裝置“拉索”的超高靈敏度，發(fā)現(xiàn)銀河系內存在五個具有強大粒子加速能力的微類星體。這些微類星體是由黑洞和正在被黑洞吸積的恒星組成。
△高海拔宇宙線觀測站（拉索）航拍圖
黑洞利用其強大的吸積作用，不斷吞噬著它旁邊的恒星，與此同時黑洞中還不斷釋放出高能量的粒子噴流，其每秒釋放的能量大約相當于四百萬億顆地球上最大威力氫彈的能量。這就成為高能量宇宙線粒子的“產生器”。同時，拉索還發(fā)現(xiàn)了宇宙線質子能譜在“膝”附近一個超出預期的“高能組分”。兩項成果相互印證，為科學界此前監(jiān)測到的宇宙線全粒子能譜上能量拐折“膝”結構的來源與成因提供了最佳詮釋，也使得黑洞成為這些高能量宇宙線源的最佳候選者。
△宇宙線質子能譜上多組分與“膝”結構的示意圖
這項研究為理解黑洞在宇宙線起源中的作用提供了重要的觀測證據，對人們認識黑洞系統(tǒng)的極端物理過程和宇宙線起源具有重要作用，將推動我國天體粒子物理研究的發(fā)展。
（總臺央視記者 帥俊全 褚爾嘉）