我国高海拔宇宙线观测站发现最高能量光子
取得多项科学突破,意义重大
“拍电子伏宇宙加速器”周围产生的“超高能伽马光子”信号非常弱,即便是天空最明亮且被称为“伽马天文标准烛光”的蟹状星云,发射出来的能量超过1拍电子伏的光子在一年内落在一平方公里的面积上也就1到2个,而这1到2个光子还被淹没在几万个通常的宇宙线事例之中。
“拉索的平方公里探测阵列内的1188个缪子探测器专门用于排除非光子信号,使之成为全球最灵敏的超高能伽马射线探测器。”高海拔宇宙线观测站建设项目副经理何会海研究员说,借助这前所未有的灵敏度,1/2规模的地面簇射粒子阵列仅用了11个月就探测到来自蟹状星云约1拍电子伏的伽马光子。
科研人员表示,拉索此次科学成果发现在宇宙线起源的研究进程上具有里程碑意义。
曹臻说:“拉索发现了银河系内大量存在的拍电子伏宇宙加速源,它们都是超高能宇宙线源的候选者,这就向着解决宇宙线起源这一科学难题迈出了至关重要的一步。”
1989年,亚利桑那州惠普尔天文台成功发现了首个具有0.1太电子伏以上伽马辐射的天体,标志着“甚高能”伽马射线天文学时代的开启。在随后的30年里,已经发现超过两百多个“甚高能”伽马射线源。直到2019年,人类才探测到首个具有“超高能”伽马射线辐射的天体。出人意料的是,仅基于1/2阵列不到1年的观测数据,拉索就将“超高能”伽马射线源数量提升到了12个。
“拉索的此次发现开启了‘超高能伽马天文学’时代,随着拉索的建成和持续不断的数据积累,可以预见这一探索极端天体物理现象的最高能量天文学研究将给我们展现一个充满新奇现象的未知‘超高能宇宙’”曹臻说。
另外,这次也是科研人员首次在天鹅座区域和蟹状星云观测到能量超过1拍电子伏的伽马射线光子。
天鹅座恒星形成区是银河系在北天区最亮区域,拥有多个大质量恒星星团,大质量恒星的寿命只有几百万年,因此星团内部充满了恒星生生死死的剧烈活动,具有复杂的强激波环境,是理想的宇宙线加速场所,被称为“粒子天体物理实验室”。拉索在天鹅座恒星形成区首次发现拍电子伏伽马光子,使得这个本来就备受关注的区域成为研究超高能宇宙线源的最佳区域,有望成为解开“世纪之谜”的突破口。
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