中新網(wǎng)成都4月22日電 (記者 劉忠俊)記者22日從天府宇宙線研究中心獲悉，位于四川稻城縣的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施高海拔宇宙線觀測(cè)站(英文縮寫LHAASO，簡(jiǎn)稱“拉索”)在天鷹座發(fā)現(xiàn)由脈沖星PSR J1849-0001驅(qū)動(dòng)的脈沖星風(fēng)云存在拍電子伏(PeV，即10¹⁵eV)伽馬輻射。這一發(fā)現(xiàn)揭示該天體對(duì)粒子的加速效率逼近甚至超過理想磁流體條件下的理論極限，對(duì)經(jīng)典脈沖星風(fēng)云粒子加速理論提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

　　脈沖星風(fēng)云是宇宙中高速旋轉(zhuǎn)的磁化中子星——脈沖星——向周圍空間吹出的近光速帶電粒子風(fēng)(脈沖星風(fēng))，與周邊介質(zhì)猛烈撞擊后形成的高能天體。長期以來，銀河系內(nèi)自轉(zhuǎn)減慢光度最高的脈沖星所驅(qū)動(dòng)的蟹狀星云(Crab Nebula)，一直是高能天體物理研究中的“標(biāo)準(zhǔn)燭光”。此前，拉索通過探測(cè)到來自蟹狀星云的PeV伽馬射線，推定其粒子加速效率至少達(dá)到理論極限的16%，確立了蟹狀星云作為極端拍電子伏粒子加速器(PeVatron)的地位。這一成果被稱為伽馬射線波段蟹狀星云的兩大驚奇發(fā)現(xiàn)之一，引發(fā)學(xué)界廣泛關(guān)注與討論。

　　本次拉索團(tuán)隊(duì)的研究，聚焦于另一脈沖星風(fēng)云系統(tǒng)PSR J1849-0001。該脈沖星位于天鷹座，其自轉(zhuǎn)減慢光度比蟹狀星云脈沖星低約50倍。按照傳統(tǒng)脈沖星風(fēng)云演化與輻射模型，較低的注入光度通常對(duì)應(yīng)較弱的高能輻射光度。但拉索的能譜測(cè)量結(jié)果顯示，該天體系統(tǒng)的伽馬射線能譜不僅以冪律形式延伸至2 PeV，其PeV能段的伽馬射線光度甚至比蟹狀星云高出數(shù)倍。

　　這一現(xiàn)象表明，該系統(tǒng)將脈沖星風(fēng)能量轉(zhuǎn)化為超高能粒子的效率極高。研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合X射線等多波段觀測(cè)結(jié)果，對(duì)該脈沖星風(fēng)云內(nèi)部物理參數(shù)進(jìn)行了嚴(yán)格約束，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部粒子加速效率至少達(dá)到理論極限的27%，已超過蟹狀星云的水平。研究人員指出，若粒子是在傳統(tǒng)模型預(yù)期的終止激波處被加速到觀測(cè)所需能量，其加速效率需超過100%——這一結(jié)論直接對(duì)當(dāng)前脈沖星風(fēng)云粒子加速理論構(gòu)成挑戰(zhàn)。也正因擁有驚人的粒子加速效率，該脈沖星風(fēng)云被賦予“天鷹助推器(Aquila Booster)”的別稱。

　　拉索的這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，不僅為銀河系PeVatron候選體增添了一個(gè)極具研究價(jià)值的新案例，更揭示出：在看似不占優(yōu)勢(shì)的脈沖星系統(tǒng)中，宇宙仍能形成一臺(tái)近乎“超常發(fā)揮”的極端粒子加速器。這暗示，如此極端的粒子加速效率可能并非蟹狀星云這一特殊天體獨(dú)有，而是脈沖星風(fēng)云這類天體的共有特征。此項(xiàng)成果為完善脈沖星風(fēng)云理論圖景提供了重要線索，也將推動(dòng)理論天體物理學(xué)家重新審視相對(duì)論性等離子體中的粒子加速機(jī)制及相關(guān)基本物理過程。(完)