在浩瀚的宇宙深處，一場由“粒子雨”引發的科學探索正持續上演。這些來自遙遠天際的粒子，攜帶著宇宙誕生與演化的關鍵信息，成為科學家們競相破解的謎題。其中，黑洞作為宇宙中最神秘的天體之一，其是否具備加速宇宙線的能力，一直是學界爭論的焦點。

近日，我國高海拔宇宙線觀測站（LHAASO，簡稱“拉索”）研究團隊在《國家科學評論》與《科學通報》英文版發表兩項重要成果：首次證實“進食”狀態的黑洞是能力超群的宇宙線加速器，并精確刻畫了宇宙線能譜細節，揭示其作為銀河系內高能宇宙線主要貢獻者的角色。這一發現為破解宇宙線起源這一世紀難題提供了關鍵線索。

黑洞通常由大質量恒星坍縮形成，其極端致密的特性使引力場強大到連光都無法逃脫。然而，當黑洞與普通恒星組成雙星系統時，會展現出截然不同的面貌——通過強大引力持續吞噬伴星物質，形成圍繞黑洞旋轉的吸積盤。這些物質在靠近黑洞核心時因粘滯作用被加熱，發出明亮的多色光，部分氣體甚至沿磁場方向以接近光速噴射，形成兩道方向相反的“宇宙噴流”。

“拉索”此次鎖定的目標正是這類特殊系統——微類星體。研究團隊首次捕捉到來自5個微類星體的超高能伽馬射線信號，其中SS433系統的輻射與周圍巨型原子云高度重合，強烈暗示其高能質子與物質碰撞的產物。分析顯示，該系統加速的質子能量超過1拍電子伏特（PeV），總功率達每秒1032焦耳，相當于每秒釋放400萬億顆“沙皇”氫彈的能量。而V4641Sgr微類星體產生的伽馬射線能量達0.8PeV，成為又一“超級PeV粒子加速器”，其“父輩”粒子能量超過10PeV。

宇宙線是來自外太空的帶電粒子流，主要成分為原子核，被譽為傳遞宇宙大事件的“信使”。然而，由于帶電粒子在傳播中會受磁場干擾而偏轉，直接追蹤其起源天體極為困難。幸運的是，宇宙線與星際物質碰撞產生的高能伽馬射線不帶電，可保持直線傳播，成為反推宇宙線加速源位置的“足跡”。“拉索”通過精確測量這些伽馬射線，成功鎖定微類星體作為宇宙線加速源。

長期以來，科學家認為銀河系內宇宙線主要源于超新星遺跡，但觀測和理論均表明其加速能力難以達到“膝”區及以上能量。此次“拉索”的發現填補了這一空白——微類星體憑借其超強的加速能力，成為產生高能宇宙線的關鍵天體。研究還揭示，宇宙線能譜在“膝”區前存在一個微小隆起，即“鼓包”結構，這正是黑洞加速質子貢獻的“高能組分”留下的獨特印記。

“拉索”的復合型探測器陣列設計發揮了關鍵作用。該裝置不僅能通過超高能伽馬射線定位宇宙線源天體，還能精確測量太陽系附近的宇宙線粒子能譜，首次在觀測上將“膝”結構與黑洞噴流系統直接關聯。這一突破性成果不僅改寫了人類對“膝”區的傳統認知，更為理解黑洞在宇宙線起源中的作用提供了實證。

作為我國自主設計、建設與運行的國家重大科技基礎設施，“拉索”以探索高能宇宙線起源為核心科學目標，目前在高能伽馬射線天文和宇宙線物理領域已占據領先地位。其持續產出的突破性成果，正逐步揭開宇宙線起源的神秘面紗，也為人類設計新型高能加速器提供了靈感。隨著觀測數據的不斷積累，這場由“粒子雨”引發的科學探索，將繼續書寫宇宙認知的新篇章。