高於1億億電子伏特宇宙線起源天體被發現

學術期刊《Science Bulletin(科學通報)》26 日發表，利用「拉索 (LHAASO)」的觀測數據，科研人員在天鵝座恆星形成區發現了一個巨型超高能伽馬射線泡狀結構，在國際上首次找到能量高於 1 億億電子伏特的宇宙線的起源天體。

宇宙線是來自宇宙空間的高能帶電粒子，主要由質子和多種元素的原子核組成。由於它攜帶著宇宙起源、天體演化、太陽活動及地球空間環境等重要科學信息，因此，研究宇宙線及其起源是探索宇宙的重要途徑。

報導稱，中國科研人員透過位於四川稻城的高海拔宇宙線觀測站，在天鵝座恆星形成區發現了一個巨型超高能伽瑪射線泡狀結構，並在國際上首次認證了能量高於 1 億億電子伏特的宇宙線的起源天體。

測量發現，宇宙線的能譜（即宇宙線數量在粒子能量上的分布）在 1 千萬億電子伏附近呈現出一個拐折結構，因其形狀類似膝關節而被稱為宇宙線能譜的「膝」。科學家們認為，能量比「膝」低的宇宙線起源於銀河系內的天體，而「膝」的存在也表明銀河系大部分的宇宙線源加速質子的能量極限在 1 千萬億電子伏左右。

然而，究竟何種天體能把宇宙線能量加速到這麼高能量，形成「膝」的能譜結構，仍然是一個未解之謎，也是近年來宇宙線研究中最引人關注的課題之一。

論文共同通訊作者、中國科學院高能物理研究所曹臻表示，「一般來說，產生能量為 2000 萬億電子伏的伽馬光子，需要能量至少高 10 倍的宇宙線粒子。」因此，這表明泡狀結構內部存在超級宇宙線加速器，源源不斷地產生能量至少達到 2 億億電子伏的高能宇宙線粒子，明顯超過了「膝」的能量，並注入星際空間。

論文共同通訊作者、中國科學院高能物理研究所副研究員李驄說：「我們發現，位於巨型超高能伽馬射線泡中心附近的大質量恆星星團，最可能是高能宇宙線的起源天體。」