国家重大科技基础设施高海拔宇宙线观测站(LHAASO,简称“拉索”)取得重大突破,首次清晰观测到黑洞或中子星在吞噬伴星物质时,像节拍器般规律地产生宇宙最强高能粒子的过程。这一发现证实了天鹅座X-3是首个具有时变特征的超高能伽马射线源,其粒子加速能力远超理论预期,相关成果已发表于《国家科学评论》。
天鹅座X-3是一个位于天鹅座的双星系统,由一颗致密天体(黑洞或中子星)和一颗大质量伴星组成。在吞噬伴星物质的过程中,致密天体会产生强烈的星风,将粒子加速到极高能量。此前科学界普遍认为,银河系内带电粒子的能量上限约为1拍电子伏特(PeV),但“拉索”的观测数据显示,天鹅座X-3能将粒子加速到至少30拍电子伏特,成为目前已知能量最高的粒子加速器。
更令人惊喜的是,“拉索”还捕捉到超高能伽马射线信号的周期性变化——每4.8小时出现一次规律性波动,这一周期恰好与黑洞和伴星的公转周期一致。凭借这一“宇宙节拍”,科研人员将粒子加速区域精确锁定在约3个太阳半径的范围内,这是对超高能粒子加速器定位精度最高的一次突破。
研究团队指出,此次发现不仅“看到”了超高能伽马射线,更首次捕捉到其随时间变化的规律,为超高能时域天文学开辟了新方向。这一成果为探索黑洞、中子星等致密天体附近的极端物理过程提供了全新观测窗口,已在国际天体物理学领域引发广泛关注。
作为世界领先的超高能宇宙线观测装置之一,“拉索”位于四川省甘孜州稻城县海拔4410米的海子山。自建成以来,它持续开展高能宇宙线和伽马射线观测研究,不断推动人类对宇宙深处的认知边界,为破解宇宙射线起源之谜提供关键线索。