宇宙線起源研究迎來(lái)重大突破！高海拔宇宙線觀測(cè)站（LHAASO，拉索）近日公布兩項(xiàng)顛覆性發(fā)現(xiàn)，首次證實(shí)黑洞驅(qū)動(dòng)的微類星體是銀河系內(nèi)最強(qiáng)大的粒子加速器，成功破解困擾學(xué)界近七十年的"膝區(qū)成因"謎題。這項(xiàng)研究不僅重新定義了宇宙線加速機(jī)制，更開(kāi)辟了通過(guò)黑洞極端物理過(guò)程探索宇宙的新維度。

觀測(cè)團(tuán)隊(duì)通過(guò)拉索的復(fù)合型探測(cè)陣列，首次系統(tǒng)性捕捉到來(lái)自五個(gè)微類星體（SS 433、V4641 Sgr等）的超高能伽馬射線信號(hào)。其中SS 433的輻射特征尤為顯著，其輻射區(qū)域與巨型原子云完全重合，強(qiáng)烈表明這些高能光子源自黑洞加速的質(zhì)子與星際物質(zhì)的劇烈碰撞。數(shù)據(jù)顯示，該系統(tǒng)質(zhì)子加速能量突破1拍電子伏（PeV）閾值，總功率達(dá)每秒1032焦耳量級(jí)，相當(dāng)于每秒消耗太陽(yáng)質(zhì)量萬(wàn)億分之一的能量進(jìn)行粒子加速。

另一關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)來(lái)自V4641 Sgr，其輻射的伽馬射線能量達(dá)0.8PeV，意味著產(chǎn)生這些光子的原始粒子能量超過(guò)10PeV。這一數(shù)據(jù)直接推翻了傳統(tǒng)認(rèn)知——此前學(xué)界普遍認(rèn)為銀河系內(nèi)只有超新星遺跡具備粒子加速能力，但觀測(cè)表明這些天體的加速極限遠(yuǎn)低于3PeV的"膝區(qū)"能量閾值。微類星體因此成為首個(gè)被證實(shí)能突破該極限的銀河系天體源。

宇宙線能譜的"膝區(qū)"現(xiàn)象自1950年代被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，始終是高能天體物理的核心謎題。這個(gè)位于3PeV處的能譜轉(zhuǎn)折點(diǎn)，如同橫亙?cè)诳茖W(xué)家面前的"能量長(zhǎng)城"，傳統(tǒng)觀測(cè)手段難以獲取足夠統(tǒng)計(jì)量的純凈質(zhì)子樣本。拉索創(chuàng)新采用多參數(shù)篩選技術(shù)，從海量數(shù)據(jù)中提取出高純度質(zhì)子信號(hào)，首次精確繪制出"膝區(qū)"能譜結(jié)構(gòu)。測(cè)量結(jié)果顯示，該區(qū)域存在此前理論完全未預(yù)測(cè)的"高能組分"，其能量分布特征與微類星體加速模型高度吻合。

研究團(tuán)隊(duì)指出，微類星體的加速機(jī)制與超新星遺跡存在本質(zhì)差異。當(dāng)黑洞吸積伴星物質(zhì)時(shí)，會(huì)形成時(shí)速接近光速的相對(duì)論性噴流，這種極端環(huán)境產(chǎn)生的電磁場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)地球?qū)嶒?yàn)室的萬(wàn)億倍。正是這種超強(qiáng)電磁場(chǎng)，使得質(zhì)子能夠在短短數(shù)秒內(nèi)獲得拍電子伏級(jí)別的能量。相比之下，超新星遺跡的加速過(guò)程需要數(shù)千年才能達(dá)到同等能級(jí)。

這兩項(xiàng)成果形成完整證據(jù)鏈：微類星體既能產(chǎn)生突破"膝區(qū)"的高能質(zhì)子，又能解釋觀測(cè)到的能譜異常結(jié)構(gòu)。研究證實(shí)，銀河系內(nèi)約15%的已知微類星體可能具備PeV級(jí)加速能力，它們共同構(gòu)成了宇宙線"膝區(qū)"的主要貢獻(xiàn)源。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)不僅改寫了宇宙線起源理論，更為研究黑洞極端物理環(huán)境提供了全新觀測(cè)窗口——通過(guò)分析宇宙線能譜特征，科學(xué)家得以反向推演黑洞噴流系統(tǒng)的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)與能量轉(zhuǎn)換效率。

拉索項(xiàng)目負(fù)責(zé)人表示，這項(xiàng)突破得益于其獨(dú)特的觀測(cè)優(yōu)勢(shì)。作為全球最靈敏的超高能伽馬射線探測(cè)裝置，拉索的20英寸光電倍增管陣列與平方公里級(jí)探測(cè)面積，使其能夠同時(shí)捕捉來(lái)自天體源的微弱信號(hào)與太陽(yáng)系附近的宇宙線粒子。這種"雙端觀測(cè)"模式，為構(gòu)建宇宙線加速的完整物理圖景提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。