全球瞩目：中国科学院大科学装置“拉索”首次发现高能宇宙线新来源，破解宇宙线“膝”与黑洞联系

alixixi 11 月 16 日消息，今日，高海拔宇宙线观测站（LHAASO，又称“拉索”）发布了两项重要科学成果，相关成果发表于《National Science Review》和《Science Bulletin》。

科研人员发现，在银河系中有五个由黑洞与被其吸积的恒星构成的微类星体可以将宇宙中的粒子加速到极高能量，这一发现破解了困扰科学界近 70 年的一个未解之谜 —— 宇宙线质子能谱上形似人的膝盖的拐折结构从哪里来。

这项成果不仅揭示了宇宙线起源的关键机制，也为理解黑洞系统的极端物理过程开辟了新的途径。这些成果由中国科学院高能物理研究所、南京大学、中国科学技术大学、罗马第一大学等机构的研究人员共同完成。

第一项成果揭示了微类星体作为银河系内强大的粒子加速器的作用。微类星体是由处于双星系统中的黑洞吸积伴星物质并产生相对论性喷流形成的天体。拉索首次系统性地探测到来自 SS 433、V4641 Sgr、GRS 1915+105、MAXI J1820+070 与 Cygnus X-1 等五个微类星体的超高能伽马射线。分析显示，来自 SS 433 的辐射特征强烈表明其源于被黑洞加速的高能质子与周围物质碰撞。该系统中质子加速能量超过 1 拍电子伏（PeV），总功率高达约每秒 10^32 焦耳。来自 V4641 Sgr 的伽马射线能量达到 0.8 PeV，表明其父辈粒子能量超过 10 PeV。这些发现证实微类星体是一类重要的银河系内 PeV 粒子加速器，为解决“传统认知中超新星遗迹难以将宇宙线加速至 PeV 以上高能区”的问题提供了新证据。

第二项成果聚焦于宇宙线质子能谱的精确测量。宇宙线能量分布在大约 3 PeV 处存在一个关键转折点，因其形状被称为“膝”。近 70 年来，“膝”的成因未明。拉索利用其地面观测装置和多参数测量技术，成功筛选出大统计量、高纯度的宇宙线质子样本，精确测量了其能谱，精度媲美卫星实验。这项突破性测量揭示，在“膝区”存在一个超出预期的新“高能组分”，而非此前假设的简单幂律转换。结合此前 AMS-02 卫星在低能区、“悟空”卫星在中能区的测量结果，表明银河系内存在多种具有不同加速能力和能量范围的宇宙线源天体。“膝”的结构被认为是产生该高能组分的源天体达到其加速极限的表现。

两项成果相互印证，构建起一个科学图景：PeV 能段的宇宙线质子主要来源于微类星体这类“新源”。它们具有高于超新星遗迹的加速极限，能够产生超过“膝”的高能宇宙线。这不仅为解决困扰学界近 70 年的“膝区”成因难题迈出关键一步，也为理解黑洞系统在宇宙线起源中的作用提供了重要的观测证据。拉索的复合型探测器设计使其既能通过探测超高能伽马射线来研究宇宙线源天体，又能对抵达地球附近的宇宙线粒子进行精确测量，首次在观测上将“膝”结构与黑洞喷流系统这类具体天体关联起来。

高海拔宇宙线观测站由中国科学家自主设计、建设并运行。凭借其在伽马射线天文探测与宇宙线精确测量两方面的高灵敏度，该观测站在相关研究领域处于领先地位，持续产出具有全球影响力的成果。

alixixi附论文信息：

《Science Bulletin》DOI: https://doi.org/10.1016/j.scib.2025.10.048

《National Science Review》DOI: https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf496