2022-05-10 16:17
中國科學院高能物理研究所和施普林格自然出版署在北京聯合發布:重大科技基礎設施國家高海拔宇宙線天文臺在銀河系發現大量超高能宇宙加速器,記錄到能量為1.4千萬億電子伏(petaflops = petaflops)的伽馬光子,這是人類觀測到的最高能量光子,突破了銀河系粒子加速的傳統認知,開啟了超高能伽馬天文學時代。
這些發現發表在5月17日的國際學術期刊《自然》上。該研究工作由中國科學院高能物理研究所牽頭的高海拔宇宙線天文臺國際合作組完成。
高海拔宇宙線天文臺,英文縮寫為LHAASO,是以宇宙線觀測和研究為核心的國家重大科技基礎設施。位于四川省稻城縣海子山,面積約1.36平方公里。其核心科學目標是探索高能宇宙線的起源、相關的宇宙演化和高能天體活動,尋找暗物質;在宇宙中,尤其是銀河系中廣泛尋找伽瑪射線源,等等。
高海拔宇宙線天文臺合作組發言人、中國科學院高能物理研究所研究員曹震今日表示,高海拔宇宙線天文臺仍在建設中。這一成果是基于已經建成的1/2比例的探測裝置,以及2020年11個月的觀測數據??茖W家發現,最高能量的光子來自天鵝座中非?;钴S的恒星形成區,還發現了12個穩定的伽馬射線源。光子能量擴展到大約1拍電子伏特,這是位于LHAASO視野中銀河系中最亮的一批伽馬射線源。測得的伽馬光子信號高于背景7倍以上的標準偏差,源的位置測量精度優于0.3。
“雖然這次使用的數據仍然非常有限,但LHAASO能夠觀測到的所有來源都有0.1 PETA電子伏以上的伽馬輻射,也稱為‘超高能伽馬輻射’?!辈苷嬲f,這說明銀河系到處都是千萬億次加速器,而人類在地球上建造的最大加速器只能將粒子加速到0.01千萬億次。
銀河系的宇宙射線加速器有能量極限,這是“常識”。以前預測的極限在拍電子伏附近,所以預測的伽馬射線譜會在0.1拍電子伏附近被“截斷”。LHAASO的結果完全突破了這個“極限”。
曹震說,這些發現開啟了超高能伽馬天文觀測時代,表明年輕大質量星團、超新星遺跡和脈沖星是銀河系中加速超高能宇宙線的最佳候選天體,有助于解決宇宙線起源的“世紀之謎”。LHAASO的結果表明,科學家需要重新認識銀河系高能粒子的產生和傳播機制,進一步研究極端天體現象和相關物理過程,檢驗極端條件下的基本物理規律。
來自中科院高能物理研究所的消息稱,高空宇宙線天文臺主體工程于2017年開工建設,2019年4月完成四分之一規模建設并投入科學運行。2020年1月,高空宇宙線觀測站完成1/2比例尺建設并投入運行。同年12月,完成3/4規模的建設并投產。2021年將建成高空宇宙線觀測站陣列,成為世界領先的超高能伽馬探測器,并投入長期運行。
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