你敢信吗?在银河系深处,有一对恒星正在上演宇宙级"粒子加速大赛",它们喷出的光子能量,竟然是人类最强对撞机LHC极限的15倍!这个神秘天体就是伽马射线双星LS I +61°303。
半个世纪的老朋友,藏着惊人秘密
早在20世纪60年代,这对双星就在光学巡天中被发现,由一颗大质量恒星和一颗神秘致密星组成,两者每26.5天就互相绕行一周。过去几十年,天文学家一直以为它的最高能量只有10万亿电子伏特,直到最近,我国"拉索"观测站揭开了它的真面目。
"拉索"探测到的这组超高能伽马射线,能量超过100万亿电子伏特,最高达到267万亿电子伏特!这意味着什么?举个例子:人类目前最强大的欧洲大型强子对撞机(LHC),只能把质子加速到6.5万亿电子伏特,而这个宇宙"发动机",随手喷出的光子能量就是LHC极限的15倍多!
宇宙级谜题:粒子加速的"质子秘诀"
这个发现最让人兴奋的,不是能量有多高,而是它挑战了我们对粒子加速的传统认知。
过去科学家认为,伽马射线双星中的高能粒子主要是电子通过"逆康普顿散射"产生。但在LS I +61°303这样的强磁场环境中,电子会像踩了急刹车的跑车,通过"同步辐射"迅速损失能量,根本不可能加速到100万亿电子伏特这么高的能量。
"拉索"的观测提供了新线索:当致密星靠近伴星时,强磁场让高能电子迅速冷却,此时质量更大、更"耐撞"的质子接过接力棒,与周围稠密的恒星风物质碰撞,产生了这些极端高能的伽马射线。这种"强子过程"主导的加速机制,可能是解开宇宙线起源世纪谜题的关键。
中国"拉索":捕捉宇宙奥秘的超级猎手
为什么是"拉索"率先发现这个宇宙奇迹?答案在于它的超强实力。
建在四川稻城海拔4410米高原上的"拉索",有三个独门绝技:
平方公里级"大网" :有效面积达1.3平方公里,是传统望远镜的上万倍,能精准捕捉到极端稀少的超高能光子。
全天候"储蓄罐" :不受天气、昼夜、月亮影响,24小时不间断观测,把漫长岁月里极其稀少的超高能光子一个个"攒"下来。
多波段"火眼金睛" :覆盖从0.1万亿到1000万亿电子伏特的宽广能段,能看清低能和高能光子的不同行为。
凭借这些优势,"拉索"不仅首次认证LS I +61°303为超高能伽马射线双星,还发现了一个神奇现象:不同能量的光子,会随着26.5天的轨道周期呈现完全不同的变化模式,这说明系统内部存在多个区域、多种机制共同作用的复合加速过程。
宇宙线起源:破解百年谜题的新钥匙
宇宙线是来自外太空的高能粒子,它们的起源已经困扰了科学家近一个世纪。找到能将粒子加速到1000万亿电子伏特的极端天体,是解开这个谜题的关键。
"拉索"的发现,首次以确凿证据将伽马射线双星这类天体,纳入了潜在的拍电子伏特加速源候选体名单。这证明,宇宙中高效的"粒子发动机"不止超新星遗迹这种"稳定工厂",还有双星系统这种"随机应变"的动态加速器。
想象一下,未来我们或许能借助这些宇宙中的超级加速器,解开宇宙线起源的终极秘密,甚至探索到人类目前无法企及的物理规律。
你觉得这个发现对人类探索宇宙有多大意义?快来留言一起讨论吧!
资料来源:科技日报、中国科学院、新华网、《物理评论快报》
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