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站(英文縮寫LHAASO，簡稱“拉索”)在天鷹座發(fā)現(xiàn)由脈沖星PSR J1849-0001驅(qū)動的脈沖星風(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應(yīng)較弱的高能輻射光度。但拉索的能譜測量結(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射線等多波段觀測結(jié)果，對該脈沖星風(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所需能量，其加速效率需超過100%——這一結(jié)論直接對當(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候選體增添了一個極具研究價值的新案例，更揭示出：在看似不占優(yōu)勢的脈沖星系統(tǒng)中，宇宙仍能形成一臺近乎“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，也將推動理論天體物理學(xué)家重新審視相對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)