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记者8日从中国科学院高能物理研究所获悉，依托高海拔宇宙线观测站（LHAASO，简称“拉索”）的观测数据，来自该所等单位的科研人员首次在银河系内一个特殊天体系统中，探测到能量超过100万亿电子伏特的超高能伽马射线信号。这一发现将对这类天体的观测水平推向新高度，对现有粒子加速理论形成直接挑战。相关成果在线发表于《物理评论快报》，并被选为“编辑推荐”文章，入选“物理特色”。
宇宙线是来自外太空的高能粒子，主要成分为质子和其他原子核，其起源被誉为“世纪谜题”。由于质子碰撞产生的伽马光子能量通常约为质子能量的十分之一，因此，探测来自天体、能量超过百万电子伏特的光子，便成为认证“超级加速器”的主要途径之一。
由一颗大质量恒星和一颗致密星组成的伽马射线双星，是探究这类极端物理过程的天然实验室，也是潜在的宇宙线加速源。LS I +61° 303便是一个经典的伽马射线双星。过去，人们观测到它的辐射能量最高不过10万亿电子伏特，至于更高能段是否还有信号，无人知晓。
此次，凭借“拉索”的超高灵敏度和宽能段覆盖能力，科研人员首次将LS I +61° 303的伽马射线能谱延伸到200万亿电子伏特，正式认证其为“超高能伽马射线双星”。更有趣的是，他们还发现该系统的辐射强度会随着约26.5天的轨道周期有规律性地变化，且这种“轨道调制”效应具有明显的能量依赖性。
“这个现象说明伽马射线双星系统内部有着极其复杂的物理过程。”论文共同通讯作者、中国科学院高能物理研究所副研究员李骢说，当致密星靠近大质量伴星时，强磁场会让高能电子通过同步辐射迅速损耗能量，传统的加速模型很难在这种狭小强磁场的环境中把电子推到超高能段。此次探测到的超过100万亿电子伏特的光子，强烈暗示在轨道特定阶段，可能是高能质子（强子）克服重重阻碍，与周围稠密的恒星风物质碰撞，从而产生了这些超高能伽马射线。
李骢表示，“拉索”的这一成果，证明了伽马射线双星是一类潜在的拍电子伏加速源，也为探索极端物理环境下的粒子加速与辐射机制提供了新探针，为未来的多信使天文学研究提供了新方向。（记者陆成宽）
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