作为国际上最灵敏的超高能伽马射线探测装置，高海拔宇宙线观测站（LHAASO，拉索）的科研成果密集产出。最近，在天鹅座恒星区，“拉索”发现了一个巨型超高能伽马射线泡，首次找到了能量高于1亿亿电子伏特的宇宙线“源头”。2月26日，相关成果以封面文章形式在《科学通报》上发表。

宇宙线是来自外太空的高能带电粒子，其主要成分为质子，携带着宇宙起源、天体演化、太阳活动及地球空间环境等重要科学信息。观测显示，银河系内天体加速质子的能量极限在1千万亿电子伏特左右，究竟是何种天体拥有如此“神力”，一直是未解之谜。这次，“拉索”寻根溯源，发现了一处高能宇宙线粒子的起源天体——巨型超高能伽马射线泡。

虽然在图像中只是一片圆形红晕，科研人员亲切地称其为“泡泡”，但它其实是个大家伙——直径约为1000光年，体积则相当于太阳系的上千万倍。它的能量也不可小觑，内部光子能量最高达2千万亿电子伏特。中国科学院高能物理研究所研究员、中国科学院院士曹臻解释，通常来说，要产生如此高能的伽马光子，宇宙线粒子撞击前具备的能量至少还要再高10倍，即达到2亿亿电子伏特。

这意味着，“泡泡”内部有着一个超级宇宙线加速器。通过观测，科研人员把能量的源头锁定在“泡泡”中心附近的大质量恒星星团上，它由很多年轻、炽热的大质量恒星组成，辐射强度可达太阳的百倍至百万倍。恒星表面物质被辐射压吹出，速度达每秒上千公里的“星风”彼此相撞或与周围星际介质碰撞，便成为了强大的粒子加速器。微观粒子在激波反复碰撞中加速到极高的能量，在飞行过程中又与星际空间中的物质碰撞产生超高能伽马射线，便可被“拉索”观测到。

不过比起看到“泡泡”的存在，它究竟为何能被看到，引起了科研人员更大的兴趣。“原来我们认为宇宙很空，宇宙线注入其中很快就会跑掉。但如果是这样，高能宇宙线的速度又与光速相当，我们理论上就无法观测到‘泡泡’的存在。”曹臻说，“拉索”的观测数据显示，“泡泡”周边星际空间的宇宙线密度显著高于银河系内宇宙线的平均水平，宇宙线“逃跑”的速度比人类想象的慢了约100倍。“就像一滴墨汁滴在水里，是慢慢地扩散开来，这个发现已经引起了学界的高度重视。”

“这是迄今为止人们能够认证的第一个超级宇宙线加速源。”曹臻的语气中透着自豪，随着观测时间的增加，“拉索”还有望探测到更多的千万亿电子伏乃至更高能量宇宙线的加速源，有望解决银河系宇宙线起源之谜。目前，已有32个国内外天体物理研究机构成为“拉索”的国际合作组成员单位，成员约280人。

编辑/谭卫平