2月17日，記者從中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所獲悉，國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——高海拔宇宙線觀測(cè)站（LHAASO，簡(jiǎn)稱“拉索”）又出新成果?？蒲腥藛T發(fā)現(xiàn)，中老年脈沖星產(chǎn)生的風(fēng)云尾部很可能是一類可以將粒子加速到超高能量的“拍電子伏特宇宙線加速器”（PeVtron）。日前，該成果刊發(fā)于綜合性英文學(xué)術(shù)期刊《創(chuàng)新》（The Innovation）。
記者了解到，該研究以高顯著性探測(cè)到一顆中年脈沖星——脈沖星PSR J1740+1000的風(fēng)云尾部區(qū)域的超高能伽馬射線輻射，這是科學(xué)家在世界上首次探測(cè)到弓形激波脈沖星風(fēng)云尾部的伽馬射線輻射，對(duì)弓形激波脈沖星風(fēng)云尾部的粒子輸運(yùn)機(jī)制提出了挑戰(zhàn)，預(yù)示著尾部區(qū)域存在強(qiáng)勁的粒子加速過(guò)程。
脈沖星是一種旋轉(zhuǎn)的中子星，通常存在于超新星殘骸中，因不斷向外發(fā)出電磁脈沖信號(hào)而得名。脈沖星風(fēng)云是快速旋轉(zhuǎn)的脈沖星驅(qū)動(dòng)相對(duì)論性粒子星風(fēng)沖擊外部物質(zhì)而產(chǎn)生的風(fēng)云。
不同年齡的脈沖星，所產(chǎn)生風(fēng)云的形態(tài)和輻射會(huì)有不同特征。年輕的脈沖星位于超新星遺跡內(nèi)部，往往具有較高的自轉(zhuǎn)動(dòng)能，能驅(qū)動(dòng)強(qiáng)勁的脈沖星風(fēng)，吹向四周，速度接近光速，脈沖星自轉(zhuǎn)隨之逐漸減慢，而星風(fēng)與脈沖星周邊物質(zhì)的猛烈碰撞，產(chǎn)生從射電到伽馬波段的輻射，這些輻射就是人們能觀測(cè)到的風(fēng)云。
按照以往的理論推斷，脈沖星步入中老年階段后，自轉(zhuǎn)能會(huì)顯著降低，在其產(chǎn)生的風(fēng)云中，高能粒子的數(shù)量和最高能量隨之降低，而它曾經(jīng)加速出的粒子會(huì)彌漫在周圍，形成尺度達(dá)上百光年的伽馬射線暈。同時(shí)，有部分脈沖星還會(huì)離開(kāi)超新星遺跡，直接和星際介質(zhì)相互作用，形成類似“彗星”狀的弓形激波脈沖星風(fēng)云。
不過(guò)，盡管這類特殊形狀風(fēng)云尾部輻射中的射電和X射線波段輻射曾被觀測(cè)到過(guò)，但是伽馬射線輻射一直沒(méi)有被探測(cè)到。
此次，“拉索”觀測(cè)的脈沖星PSR J1740+1000，正是一顆中年脈沖星。它距離地球4500光年，特征年齡11萬(wàn)年，是一顆遠(yuǎn)離銀河星系盤(pán)的孤立脈沖星。在X射線波段，人們清楚觀測(cè)到了這顆脈沖星的“彗星”狀風(fēng)云，但與其他中老年脈沖星被觀測(cè)的情況一樣，它的伽馬射線輻射未曾被觀測(cè)過(guò)。
借助“拉索”高精度的探測(cè)能力，科研人員基于“拉索”1200天以上的觀測(cè)數(shù)據(jù)，在遠(yuǎn)離該脈沖星約16光年處，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)點(diǎn)狀超高能伽馬射線源，其顯著性達(dá)到17倍標(biāo)準(zhǔn)偏差。他們將它稱為“拉索源”。
從對(duì)“拉索源”的測(cè)量結(jié)果中，科研人員排除了理論預(yù)期中的大尺度伽馬射線暈的存在。他們發(fā)現(xiàn)，可能受該脈沖星周圍環(huán)境影響，并非所有的中老年的脈沖星都會(huì)像理論預(yù)期那般，形成可觀測(cè)的伽馬射線暈。
同時(shí)，經(jīng)過(guò)仔細(xì)排查，科研人員還發(fā)現(xiàn)，“拉索源”附近并不存在其他已知的天體可加速的高能粒子，而十分巧合的是，“拉索源”恰好處在脈沖星PSR J1740+1000的弓激波風(fēng)云尾部的延長(zhǎng)線上?！斑@揭示了弓形激波脈沖星風(fēng)云尾部區(qū)域可以產(chǎn)生超高伽馬射線輻射，由于我們探測(cè)到的伽馬光子最高能量超過(guò)300萬(wàn)億電子伏，說(shuō)明弓形激波脈沖星風(fēng)云尾部可能具有加速拍電子伏（PeV）粒子的能力?！敝袊?guó)科學(xué)院高能物理研究所研究員陳松戰(zhàn)告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。
弓形激波脈沖星風(fēng)云尾部再加速粒子產(chǎn)生的超高能伽馬輻射被拉索觀測(cè)示意圖。中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所供圖
陳松戰(zhàn)介紹，本次發(fā)現(xiàn)是“拉索”在伽馬射線天文方面取得的又一個(gè)重要成果。
據(jù)悉，“拉索”位于四川省稻城縣海拔4410米的海子山，于2021年7月開(kāi)始穩(wěn)定運(yùn)行，是國(guó)際上領(lǐng)先的伽馬射線和宇宙線探測(cè)裝置，“拉索”國(guó)際合作組基于拉索實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)已在多個(gè)物理方面取得成果。
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1016/j.xinn.2025.100802
本文鏈接：“拉索”新發(fā)現(xiàn)：中老年脈沖星的“尾巴”不一般http://m.lensthegame.com/show-11-17523-0.html
聲明：本網(wǎng)站為非營(yíng)利性網(wǎng)站，本網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容由互聯(lián)網(wǎng)博主自發(fā)貢獻(xiàn)，不代表本站觀點(diǎn)，本站不承擔(dān)任何法律責(zé)任。天上不會(huì)到餡餅，請(qǐng)大家謹(jǐn)防詐騙！若有侵權(quán)等問(wèn)題請(qǐng)及時(shí)與本網(wǎng)聯(lián)系，我們將在第一時(shí)間刪除處理。