這一成果由中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所牽頭的“拉索”國(guó)際合作組完成，于2月26日以封面文章的形式發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)通報(bào)》上。

中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究員曹臻，是論文的通訊作者之一。據(jù)他介紹，宇宙線是從外太空來(lái)的帶電粒子，其主要成分為質(zhì)子。一般認(rèn)為，銀河系大部分的宇宙線源加速質(zhì)子的能量極限在1千萬(wàn)億電子伏左右。然而，宇宙線從何而來(lái)？究竟何種天體能把它加速到這么高能量？對(duì)于這些問(wèn)題，有很多理論猜測(cè)，但都沒(méi)有可靠的觀測(cè)結(jié)果。

“拉索”此次在天鵝座恒星形成區(qū)發(fā)現(xiàn)一個(gè)巨大的“氣泡”——巨型超高能伽馬射線泡狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)有多個(gè)能量超過(guò)1千萬(wàn)億電子伏的光子分布其中，最高達(dá)到2千萬(wàn)億電子伏。一般來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生能量為2千萬(wàn)億電子伏的伽馬光子，需要能量至少高10倍的宇宙線粒子，“這表明‘氣泡’內(nèi)部存在超級(jí)宇宙線加速器，源源不斷地產(chǎn)生能量至少達(dá)到2億億電子伏的高能宇宙線粒子，并注入星際空間”。文章的共同通訊作者、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授楊睿智解釋：“這些高能宇宙線與星際空間中的氣體物質(zhì)發(fā)生碰撞產(chǎn)生伽馬光子，光子的數(shù)目與周圍氣體的分布呈現(xiàn)清晰的關(guān)聯(lián)，而位于‘氣泡’中心附近的大質(zhì)量恒星星團(tuán)，則是超級(jí)宇宙線加速器最可能的對(duì)應(yīng)天體。”

在這個(gè)大“氣泡”中，有很多表面溫度達(dá)到數(shù)萬(wàn)度的恒星。它們的輻射強(qiáng)度是太陽(yáng)的百倍至百萬(wàn)倍，巨大的輻射壓將恒星表面物質(zhì)吹出，形成了強(qiáng)烈的星風(fēng)，速度可達(dá)每秒上千公里。星風(fēng)與周圍星際介質(zhì)的碰撞以及星風(fēng)之間的猛烈碰撞產(chǎn)生了強(qiáng)激波、強(qiáng)湍流的極端環(huán)境，成為強(qiáng)大的粒子加速器。

據(jù)曹臻介紹，研究組還根據(jù)觀測(cè)，推斷出“氣泡”內(nèi)超級(jí)宇宙線加速器使得周邊星際空間的宇宙線密度顯著高于銀河系內(nèi)宇宙線的平均水平，其所影響的空間范圍甚至遠(yuǎn)超目前觀測(cè)到的“氣泡”尺度。“這一結(jié)果也為“拉索”此前探測(cè)到的銀河系彌散伽馬射線輻射的超出，提供了一種可能的解釋。”

“拉索”是國(guó)際上最靈敏的超高能伽馬射線探測(cè)裝置，是最強(qiáng)的地面宇宙線“捕手”，隨著數(shù)據(jù)的積累，它有望揭開(kāi)更多宇宙線的奧秘。曹臻說(shuō)：“這是迄今為止人們能夠認(rèn)證的第一個(gè)超級(jí)宇宙線加速源。未來(lái)，“拉索”可能探測(cè)到更多的千萬(wàn)億電子伏乃至更高能量宇宙線的加速源，有望揭開(kāi)銀河系宇宙線起源之謎。”