“天关”携“拉索”见证宇宙线传播新模式

记者从中国科学院高能物理研究所获悉，我国研究团队利用“天关”卫星与高海拔宇宙线观测站“拉索”（LHAASO）的联合观测，证实高能粒子能够沿一定方向有序长距离传播。相关论文成果9月21日在学术期刊《中国科学：物理学 力学 天文学》（英文版）发表。

宇宙线是来自外太空的高能粒子，其起源、加速和传播问题，一直是天体物理研究中的谜题。此前由于缺乏观测证据，学界普遍假设宇宙线离开加速源后呈现出向各方向随机扩散传播的特征。

如何探寻宇宙线?中国科学院高能物理研究所研究员冯骅介绍，高能粒子在传播时，会在磁场中运动并产生同步辐射，其中一部分以X射线的形式被“天关”卫星探测到。同时，这些高能粒子还会与宇宙空间中的低能光子发生相互作用，产生“拉索”能探测到的超高能伽马射线。

此前国际上已有观测发现，在一颗距离地球约4600光年的脉冲星PSR J1740+1000周围有一条数光年长的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”。

依托“天关”卫星X射线望远镜视场大、噪声低的优势，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。

拼版照片：紫色为“拉索”测到的超高能伽马射线辐射，红色是此前观测到的X射线脉冲星风云的局部尾迹(左图)，蓝色是“天关”卫星观测的X射线脉冲星风云的完整尾迹(右图)。(中国科学院高能物理研究所供图)

“这证实了高能粒子离开脉冲星风云后，并不会总是在很短距离内就扩散开来，而是能够沿一定方向传播数十光年。”冯骅说，这为理解高能粒子离开加速天体和在星际空间中的传播提供了新的观测证据。

更为重要的是，此次研究将X射线和超高能伽马射线两种不同波段的观测联合起来，还原了高能粒子远距离传播的过程。

“天关”卫星首席科学家、中国科学院国家天文台研究员袁为民表示，大科学装置之间的强强联合，已经开始携手研究一些基础研究和交叉科学领域的重大科学问题，期待未来取得更多、更大的成果。

（记者 刘祯 李力可）

编辑：万林