宇宙線(xiàn)是來(lái)自外太空的帶電粒子，主要成分為各種原子核，被稱(chēng)為傳遞宇宙大事件的“信使”。宇宙線(xiàn)能量分布圖上有一個(gè)關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)，形狀酷似人的膝蓋而被稱(chēng)為“膝”，其形成一直是待解之謎。

16日，中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所發(fā)布我國(guó)高海拔宇宙線(xiàn)觀測(cè)站“拉索”觀測(cè)發(fā)現(xiàn)的最新成果：黑洞吸積驅(qū)動(dòng)的微類(lèi)星體是銀河系中強(qiáng)大的粒子加速器，可將宇宙線(xiàn)加速至“膝”及以上的高能量，為揭示黑洞在宇宙線(xiàn)起源中的作用提供重要觀測(cè)證據(jù)。中國(guó)科學(xué)院院士、“拉索”首席科學(xué)家曹臻表示，這些發(fā)現(xiàn)不僅揭示宇宙線(xiàn)起源的關(guān)鍵機(jī)制，也為理解黑洞系統(tǒng)的極端物理過(guò)程開(kāi)辟了新途徑。

處于雙星系統(tǒng)中的黑洞，憑借其強(qiáng)大的引力不斷吞噬伴星的物質(zhì)，在這個(gè)過(guò)程中，部分物質(zhì)會(huì)以噴流形式被噴射出來(lái)，這種有吸積也有噴流的黑洞就是微類(lèi)星體?！袄鳌笔状蜗到y(tǒng)性地探測(cè)到來(lái)自五個(gè)微類(lèi)星體的超高能伽馬射線(xiàn)，結(jié)合“拉索”精確測(cè)量出的宇宙線(xiàn)能譜，研究人員發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生這些伽馬射線(xiàn)的粒子能量正處于宇宙線(xiàn)能譜的“膝”區(qū)。這表明，銀河系里存在多種粒子加速器。微類(lèi)星體具有明顯高于超新星遺跡的加速極限，能達(dá)到“膝”的能量門(mén)檻，成為高能宇宙線(xiàn)的新來(lái)源。

近70年前發(fā)現(xiàn)“膝”后，科學(xué)家曾猜測(cè)“膝”為加速源天體加速能力極限所致，但要真正理解這個(gè)問(wèn)題，必須精確測(cè)量宇宙線(xiàn)各成分的能譜及各自的“膝”，然而長(zhǎng)期以來(lái)，這一測(cè)量被認(rèn)為不可能完成。

“拉索”巧妙利用其強(qiáng)大的地面觀測(cè)裝置，采用多參數(shù)測(cè)量技術(shù)成功篩選出大統(tǒng)計(jì)量的高純度質(zhì)子樣本，從而精確測(cè)量其能譜，精度媲美衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)。“拉索”的新結(jié)果與AMS-02（安裝在國(guó)際空間站上的大型高能粒子探測(cè)器）測(cè)得的低能組分、“悟空號(hào)”測(cè)得的中能組分一起，揭示了銀河系內(nèi)存在多種類(lèi)的加速源，每一類(lèi)有各自獨(dú)特的加速能力和能量范圍，而“膝”正是產(chǎn)生高能組分的源的加速極限表現(xiàn)。

“拉索”此次新發(fā)現(xiàn)不僅為解決困擾學(xué)界近70年的“‘膝’區(qū)成因”難題邁出關(guān)鍵一步，也為理解黑洞在宇宙線(xiàn)起源中的作用提供了重要的觀測(cè)證據(jù)。

該研究由中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所牽頭的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)完成，相關(guān)論文成果在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》（英文版）和《科學(xué)通報(bào)》（英文版）上發(fā)表。

記者 崔興毅

來(lái)源：光明日?qǐng)?bào)