春节过后，甘孜州稻城县海拔4410米的海子山上，以宇宙线观测研究为核心的国家重大科技基础设施——高海拔宇宙线观测站（LHAASO，“拉索”）传来又一重大发现：在距离地球5000光年左右的天鹅座恒星形成区，发现了一个巨型超高能伽马射线泡状结构，是历史上首次找到能量高于1亿亿电子伏的宇宙线的起源天体。

2月26日，这一重大成果以封面文章的形式，发表在《Science Bulletin》（《科学通报》）上。该研究由中国科学院高能物理研究所牵头的LHAASO国际合作组完成，中国科学院院士、高能物理研究所研究员曹臻，山东大学和高能物理研究所联合培养博士研究生高川东，高能物理研究所李骢副研究员，南京大学的柳若愚研究员，中国科学技术大学的杨睿智教授为论文的共同通讯作者。

以“膝”为标：“超出能量”宇宙线被银河系内天体加速

“这次拉索最大的发现是找到了一个类似于大球的泡泡。”中国科学院院士、高能物理研究所研究员曹臻说，此次的发现比此前都更为复杂，意味着人类首次看到了宇宙线的起源。

如何理解起源？那得从“终点”说起。

宇宙线是从外太空来的带电粒子，其主要成分为质子，它的起源是当代天体物理学最重大的前沿科学问题之一。测量发现，宇宙线的能谱（即宇宙线数量在粒子能量上的分布）在1千万亿电子伏附近呈现出一个拐折结构，因形状类似膝关节，而被称为宇宙线能谱的“膝”。

“这个转折，也就是‘膝’，意味着存在宇宙线加速质子能力不足的情况，被看作是银河系的尽头。”曹臻解释，能量比“膝”低的宇宙线，被认为起源于银河系内的天体，“膝”的存在也表明银河系大部分的宇宙线源加速质子的能量极限在1千万亿电子伏左右。“也就是说，科学家们认为超过‘膝’能量的宇宙线来自银河系外。”

然而，拉索此次在天鹅座恒星形成区发现的巨型超高能伽马射线泡状结构，内有多个能量超过1千万亿电子伏的光子分布其中，最高达到2千万亿电子伏。

“这是人类第一次在银河系找到能量超过‘膝’的宇宙线。”曹臻说，一般来说，产生能量为2千万亿电子伏的伽马光子，需要能量至少高10倍的宇宙线粒子。“这也说明，有天体把宇宙线能量加速到这么高能量。”

那是何种天体所为？

一直以来，科学家们都在寻找这一“说不清楚的存在”。曹臻说，两年内，关于一篇宇宙线起源的文章被引用超过380多次。短时间内次数之多，足以说明研究宇宙线的起源至关重要。

自2019年以来，随着观测数据的累积，关于宇宙线的数据变得越来越清晰，形态也越来越清楚。“通过数据来看，我们认为起源天体就是此次发现的‘泡泡’。”曹臻说。

以“泡”为核：人们认证的首个超级宇宙线加速源

曹臻摊开一幅图，图上显示了拉索看到的“泡泡”。通过图例知道，它的体积要比太阳大上千万倍。

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