“拉索”首次揭示黑洞在宇宙線起源中的作用
來源： 新華社、央視新聞
2025-11-16 14:01:00
記者11月16日從中國科學(xué)院獲悉，位于四川省稻城縣的高海拔宇宙線觀測(cè)站“拉索”（LHAASO）首次系統(tǒng)性探測(cè)到五個(gè)由黑洞和伴星相互作用形成的微類星體的超高能伽馬射線信號(hào)，產(chǎn)生這些輻射的粒子能量處于宇宙線能譜的“膝”區(qū)。
高能伽馬射線源，被認(rèn)為是宇宙線起源線索。
“膝”是宇宙線的能譜（宇宙線數(shù)量在粒子能量上的分布）在3千萬億電子伏附近呈現(xiàn)出的一個(gè)拐折結(jié)構(gòu)，形狀類似人體膝關(guān)節(jié)?！跋ァ奔耙陨夏芰扛叩挠钪婢€數(shù)量急劇減少。
這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)表明，微類星體是強(qiáng)大的“粒子加速器”，可將宇宙線加速至“膝”及以上的高能量，為破解困擾學(xué)界多年的宇宙線“膝”形成之謎提供了關(guān)鍵的觀測(cè)證據(jù)，并為最終解決這一難題指出了新的突破方向。記者：劉禎、吳曉穎海報(bào)制作：劉禎
另據(jù)央視新聞報(bào)道，今天（11月16日），中國科學(xué)院高能物理研究所發(fā)布大科學(xué)裝置高海拔宇宙線觀測(cè)站（LHAASO，拉索）最新科研成果?？蒲腥藛T發(fā)現(xiàn)，在銀河系中有五個(gè)由黑洞與被其吸積的恒星構(gòu)成的微類星體可以將宇宙中的粒子加速到極高能量，這一發(fā)現(xiàn)破解了困擾科學(xué)界近70年的一個(gè)未解之謎——宇宙線質(zhì)子能譜上形似人的膝蓋的拐折結(jié)構(gòu)從哪里來。這項(xiàng)成果不僅揭示了宇宙線起源的關(guān)鍵機(jī)制，也為理解黑洞系統(tǒng)的極端物理過程開辟了新的途徑。相關(guān)科研成果16日在學(xué)術(shù)期刊《國家科學(xué)評(píng)論（英文）》及《科學(xué)通報(bào)（英文版）》發(fā)表。
△高海拔宇宙線觀測(cè)站（拉索）航拍圖
△宇宙線全粒子能譜上能量拐折“膝”結(jié)構(gòu)示意圖
在廣闊的宇宙中，無數(shù)以近光速飛行的微觀粒子穿梭不息，我們稱之為宇宙線。宇宙線自從被發(fā)現(xiàn)以來，通過空間和地面的實(shí)驗(yàn)探測(cè)，科學(xué)家們繪制出了宇宙線全粒子能譜。在能譜上有一個(gè)獨(dú)特的拐折結(jié)構(gòu)，因其形似人的膝蓋，所以被稱為“膝”結(jié)構(gòu)。這一現(xiàn)象其實(shí)已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)近70年，但是其物理成因一直是未解之謎。
△高海拔宇宙線觀測(cè)站（拉索）航拍圖
直到近期，中國科學(xué)院高能物理研究所曹臻院士科研團(tuán)隊(duì)依托大科學(xué)裝置“拉索”的超高靈敏度，發(fā)現(xiàn)銀河系內(nèi)存在五個(gè)具有強(qiáng)大粒子加速能力的微類星體。這些微類星體是由黑洞和正在被黑洞吸積的恒星組成。
△高海拔宇宙線觀測(cè)站（拉索）航拍圖
黑洞利用其強(qiáng)大的吸積作用，不斷吞噬著它旁邊的恒星，與此同時(shí)黑洞中還不斷釋放出高能量的粒子噴流，其每秒釋放的能量大約相當(dāng)于四百萬億顆地球上最大威力氫彈的能量。這就成為高能量宇宙線粒子的“產(chǎn)生器”。同時(shí)，拉索還發(fā)現(xiàn)了宇宙線質(zhì)子能譜在“膝”附近一個(gè)超出預(yù)期的“高能組分”。兩項(xiàng)成果相互印證，為科學(xué)界此前監(jiān)測(cè)到的宇宙線全粒子能譜上能量拐折“膝”結(jié)構(gòu)的來源與成因提供了最佳詮釋，也使得黑洞成為這些高能量宇宙線源的最佳候選者。
△宇宙線質(zhì)子能譜上多組分與“膝”結(jié)構(gòu)的示意圖
這項(xiàng)研究為理解黑洞在宇宙線起源中的作用提供了重要的觀測(cè)證據(jù)，對(duì)人們認(rèn)識(shí)黑洞系統(tǒng)的極端物理過程和宇宙線起源具有重要作用，將推動(dòng)我國天體粒子物理研究的發(fā)展。
（總臺(tái)央視記者 帥俊全 褚爾嘉）