央广网北京2月26日消息（总台中国之声记者朱敏）位于四川省稻城县海子山的国家重大科技基础设施——拉索，常年无休地凝视宇宙，捕捉宇宙中的伽马射线。作为国际上最灵敏的超高能伽马射线探测装置，拉索已经“看到”过很多个前所未见的天文现象。近期，拉索又有新的发现。

拉索在天鹅座恒星形成区发现了一个巨型超高能伽马射线泡状结构，历史上首次找到能量高于1亿亿电子伏的宇宙线的起源天体。什么是伽马射线泡状结构？这次拉索首次在银河系内找到超高能宇宙线的起源天体，给人们带来怎样新的认知？

拉索发现巨型伽马射线泡成果解读视频（视频来源：中国科学院）

宇宙线是从外太空来的带电粒子，其主要成分为质子。宇宙线的起源是当代天体物理学最重大的前沿科学问题之一。宇宙线产生的粒子穿越重重障碍摩擦出的光子，也叫伽马射线，到达地球，被位于四川稻城海子山上的超高能伽马射线探测装置“拉索”捕捉。从2019年开始观测起，拉索就“看到”了一些格外亮的光子。中国科学院高能物理研究所团队几年来埋首于拉索送来的数据，李骢就是其中一员。

李骢介绍：“拉索从2019年开始运行，数据就在积累，随着数据的不断积累而慢慢发现这个泡状结构。一开始看到一些零星的高能光子，随着积累，整个图像越来越清晰，一直到2023年，我们就可以非常确定地看到这个地方有一个延展的泡状结构，而且这里面一些很细致的形态已经很清楚了。”

这个泡状结构位于银河系内的天鹅座，这个区域遍布着很多大质量的恒星。当这个泡状结构越来越清晰时，团队情绪也越来越亢奋，他们逐渐发现这不是普通的“泡泡”。与此前发现的伽马射线泡状结构相比，这个“泡泡”发出的伽马射线的能量高得出奇。中国科学院院士、中国科学院高能物理研究所首席科学家曹臻表示，它的能量比大家认为的银河系内所能产生的伽马射线高出几十倍。

曹臻介绍：“它的中心部位，就是在所谓的恒星形成区的附近或者里面，一定有一个地方在不断地产生高能量的宇宙线粒子，能量高到了我们从来没有想象到的几十个PeV这样的高度。这种高能量的粒子产生器产生出来的粒子，以一个恒定的速度，不断地注入到银河系内部，在注入过程中，它就往外扩散，会碰到周围的云，这个云主要是由一些氢气组成的，还有一些大分子组成的云。这些云会跟宇宙线碰在一起，产生伽马射线，这就是我们现在看到的伽马射线泡。”

通常而言，宇宙线的能谱在1千万亿电子伏附近会呈现出一个拐折结构，因其形状类似膝关节而被称为宇宙线能谱的“膝”。科学家们认为，能量比“膝”低的宇宙线起源于银河系内的天体，而“膝”的存在也表明银河系大部分的宇宙线源加速质子的能量极限在1千万亿电子伏左右。而拉索在天鹅座发现的这个巨型超高能伽马射线泡状结构，里面有多个能量超过1千万亿电子伏的光子分布其中，最高达到2千万亿电子伏。

曹臻说：“根据这个形状，大家原来认为银河系的宇宙线不可能高于这个膝能量。现在我们测量的结果表明，轻而易举已经超过了膝的能量。这是人类第一次找到了一个超过预期的能量（‘膝’），我们原来认为，不可能在银河系里面产生这样一个宇宙线的源头。”

到底是什么样的源头呢？如此高能量光子表明这个“泡泡”内部存在超级宇宙线加速器，曹臻推测，位于泡中心附近的大质量恒星星团则是超级宇宙线加速器最可能的对应天体。

曹臻表示：“非常大的可能性是来自一个恒星形成区。这个恒星形成区有非常大质量的恒星集团，有几十颗大质量恒星，每颗恒星的质量都是几十倍于太阳质量。还有3个特别大质量的恒星，被称为沃尔夫-拉叶星，它吹出来的星风特别强烈，这些星风跟周围的物质发生碰撞的时候就会形成激波。”

这些强激波、强湍流形成的极端环境，成为强大的粒子加速器。这是迄今为止人们能够认证的第一个超级宇宙线加速源，而且它在银河系内。这一意外发现离不开拉索的贡献，作为国际上最灵敏的超高能伽马射线探测装置，它发挥了自己独特的本领。

曹臻介绍：“拉索的高灵敏度来自什么地方？很大的程度来自一个巨大的缪子探测器，由地下的1188个探测器组成的。正是因为它有了一个灵敏度，所以才能够测量到不光是来自这些源的核心区的光子，还能测量到它扩散出来的过程里弥漫的光子。所以能够清晰地测出来泡状结构的从亮到暗的变化行为。要是没有拉索，不能想象能看到这样的情况，因此不可能推出来这个地方有一个宇宙线的存在证据了。”

位于海拔4410米高原的高海拔宇宙线观测站——拉索（LHAASO）（图片来源：中国科学院）

拉索的每一次新发现都刷新了人们对宇宙的认识。曹臻表示，每次新发现也是个新的开始，围绕着这个新发现，更多的谜团等待人类解开。

曹臻说：“人类第一次看到了超过膝能量以上的宇宙线的银河系的起源。现在进一步的研究还会去证明它具体在内部到底是如何让宇宙线的粒子加速，导致了如此高的能量。将来我们会看到更多，同时我们的研究也会更加深入，真正地解决宇宙线的起源问题。”