5月17日消息,從大陸科學院高能物理研究所獲悉,國家重大科技基礎設施“高海拔宇宙線觀測站(LHAASO)”在銀河系內發現大量超高能宇宙加速器,并記錄到最高1.4拍電子伏伽馬光子(拍=千萬億),
這是人類觀測到的最高能量光子,改變了人類對銀河系的傳統認知,開啟“超高能伽馬天文學”時代,
這些發現于2021年5月17日發表在《Nature》(《自然》)。該研究工作由大陸科學院高能物理研究所牽頭的LHAASO國際合作組完成。
據介紹,高海拔宇宙線觀測站尚在建設中,這次報道的成果是基于已經建成的1/2規模探測裝置,在2020年內 11個月的觀測數據,
科學家發現最高能量的光子來自天鵝座內非常活躍的恒星形成區,還發現了12個穩定伽馬射線源,光子能量一直延伸到1 拍電子伏附近,這是位于LHAASO視場內最明亮的一批銀河系伽馬射線源,測到的伽馬光子信號高于背景7倍標準偏差以上,源的位置測量精度優于0.3°。
雖然這次使用的數據還很有限,但所有能被LHAASO觀測到的源,它們都具有0.1拍電子伏以上的伽馬輻射,也叫“超高能伽馬輻射”,這表明銀河系內遍布拍電子伏加速器,而人類在地球上建造的最大加速器(歐洲核子研究中心的LHC)只能將粒子加速到0.01拍電子伏。
銀河系內的宇宙線加速器存在能量極限是個“常識”,過去預言的極限就在拍電子伏附近,從而預言的伽馬射線能譜在0.1 拍電子伏附近會有“截斷”現象,LHAASO的結果完全突破了這個“極限”,
這些發現開啟了 “超高能伽馬天文”觀測時代,表明年輕的大質量星團、超新星遺跡、脈沖星風云等是銀河系內加速超高能宇宙線的最佳候選天體,有助于破解宇宙線起源這個“世紀之謎”,
LHAASO的結果表明,科學家們需要重新認識銀河系高能粒子的產生、傳播機制,進一步研究極端天體現象及其相關的物理過程,并在極端條件下檢驗基本物理規律,
宇宙射線是一些帶電粒子,在宇宙中以接近光速的速度飛行。它們的速度如此之快,以至于其中一些粒子所攜帶的能量十分巨大,例如,比地球上的科學家在大型強子對撞機上加速粒子所能達到的能量值還要高出100倍以上。
大陸科學院高能物理研究所稱,我們為這種驅動宇宙粒子加速從而成為蘊含極大能量宇宙射線的天體起了一個名字,拍電子伏特宇宙線加速器,即PeVatron。它們在哪里,它們是什么,我們依舊沒有答案,但這篇論文為我們提供了一些重要的線索。
不過我們已經可以肯定銀河系中存在PeVatron,這些發現讓我們離了解高能宇宙射線起源又近了一步,