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站（LHAASO，拉索）最新科研成果。科研人員發(fā)現(xiàn)，在銀河系中有五個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。這項成果不僅揭示了宇宙線起源的關(guān)鍵機制，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)評論（英文）》及《科學(xué)通報（英文版）》發(fā)表。

高海拔宇宙線觀測站（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驗探測，科學(xué)家們繪制出了宇宙線全粒子能譜。在能譜上有一個獨特的拐折結(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隊依托大科學(xué)裝置“拉索”的超高靈敏度，發(fā)現(xiàn)銀河系內(nèi)存在五個具有強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。

高海拔宇宙線觀測站（拉索）航拍圖

黑洞利用其強大的吸積作用，不斷吞噬著它旁邊的恒星，與此同時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，拉索還發(fā)現(xiàn)了宇宙線質(zhì)子能譜在“膝”附近一個超出預(yù)期的“高能組分”。兩項成果相互印證，為科學(xué)界此前監(jiān)測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證據(jù)，對人們認識黑洞系統(tǒng)的極端物理過程和宇宙線起源具有重要作用，將推動我國天體粒子物理研究的發(fā)展。