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“天关”携“拉索”见证宇宙线传播新模式

来源:光明网-《光明日报》2026-09-24 03:00

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  【瞧!我们的前沿科技】

  光明日报北京9月23日电(记者崔兴毅)我国研究团队利用“天关”卫星(爱因斯坦探针卫星)与高海拔宇宙线观测站“拉索”(LHAASO)的联合观测,在一颗距离地球约4600光年的脉冲星周围发现一条此前未被完整看到的超长X射线尾迹。该尾迹延伸约42光年,并与“拉索”探测到的超高能伽马射线辐射沿同一方向延伸,空间上高度吻合。相关成果于近日发表。

  高能宇宙线的起源、加速和传播被称为天体物理“百年谜题”。此次研究中,“天关”和“拉索”两个项目的联合合作团队观测的脉冲星PSR J1740+1000是一颗中年脉冲星。此前国际上已有观测已在其周围发现一条数光年长的X射线尾迹,同时,“拉索”也探测到这颗脉冲星附近存在超高能伽马射线辐射。但由于超高能伽马射线辐射出现在这条“小尾巴”之后,研究人员无法确认二者是不是同一批高能粒子留下的“足迹”。“天关”卫星X射线望远镜具有较大视场和较低本底,适合搜寻暗弱弥漫X射线结构,依托这些优势,通过约7万秒的观测,研究团队发现这条尾迹远比此前看到的更长:它从脉冲星附近一路向西南方向延伸约42光年,覆盖超高能伽马射线辐射区域,是目前已知最长的X射线脉冲星风云尾迹。

  联合观测的关键不仅在于X射线和伽马射线位置对应,还在于二者可由同一批高能电子解释。这些电子在脉冲星风云中获得高能量,沿尾迹传播时在磁场中运动并产生同步辐射,其中一部分以X射线形式被“天关”卫星探测到;同时,它们与星际空间低能光子相互作用,将低能光子提升到极高能量,产生“拉索”探测到的超高能伽马射线。两种辐射的空间位置和能谱相互对应,为超长尾迹由高能粒子延伸传播形成提供了有力证据。

  通常情况下,高能粒子进入星际空间后会受到磁场扰动,并逐渐向各个方向扩散。但此次观测显示,在长达42光年的尺度上,高能粒子仍保持明显传播方向。研究人员提出两种可能解释:一是星际磁场较有序,高能粒子沿磁场方向传播,垂直方向运动受抑制,如同一条狭长的磁轨道;二是脉冲星风云尾部存在持续向外运动的物质流,将高能粒子携带到远处,类似高压水枪。目前尚不能确定哪种机制占主导,但两种解释都表明,高能粒子离开脉冲星风云后,可能在相当长的距离内保留传播方向。

  该成果为理解银河系超高能伽马射线源提供了新视角。研究人员认为,现在看到的辐射位置可能只是粒子长途旅行后的“终点站”,而非“出生地”。

  《光明日报》(2026年09月24日 08版)

[ 责编:杨煜 ]
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