中新网北京11月16日电 (记者 孙子 刘忠军)宇宙线能量分布图迎来重要转折点。因为其形状酷似人的膝盖，所以被称为“膝盖”。它是如何形成的，一直是一个有待解开的谜。黑洞是宇宙中最迷人、最神秘的天体之一。两者之间有没有关系，它们之间是什么关系，有什么关系？尽管这些问题受到了广泛关注，但由于观测设备的限制，迄今为止学术界对它们仍然知之甚少。
得益于中国科学院高能物理研究所建设运营的大型科学设施高空宇宙线观测站（英文LHAASO，中文昵称洛苏）的最新观测研究，由中国科学家领导的国际合作团队终于打破了宇宙线的“膝盖”。 ”其形成之谜：黑洞被发现是Petron Volts（PeV，1 PeV = 1万亿电子伏特）的加速器，使其成为新发现的宇宙射线“膝盖”区域高能成分的最佳天体来源，并且首次观察到宇宙射线“膝盖”结构与特定类型的黑洞喷流系统天文“相关”。
两项突破性科学成果公布
11月16日，中国科学院高能研究所在北京宣布了拉索观测的两项突破性科学成果。首先，由黑洞吸积提供动力的微类星体是银河系中强大的粒子加速器，能够将质子加速到电子能量范围.-伏特。其次，宇宙射线质子能谱的“膝盖”区域显示出比预期更高的能量含量，黑洞是最有可能成为源物体的候选者。
开 否11月16日，在北京，曹震院士介绍并解读了“拉索”观测研究的最新两项重要成果。中新社记者 孙子 供图
Lasso首席科学家、中科院高能所院士曹震表示，这两项发现不仅揭示了宇宙线起源的重要机制，也为理解黑洞系统的极端物理过程打开了新的窗口。
这两篇论文由高能所发表，由中国科学院、南京大学、中国科学技术大学、罗马第一大学等机构的研究人员共同完成。它最近分别发表在学术期刊《国家科学评论》和《科学学报》上。
首次探测到来自五个微类星体的超高能伽马射线
拉索的团队说黑洞双星系统中的物质在从伴星积累物质时会产生相对论性喷流，形成“微类星体”。在这项研究中，RASO首次系统地探测到了来自5个微类星体的超高能伽马射线：SS 433、V4641 Sgr、GRS 1915+105、MAXI J1820+070和Cygnus X-1。
其中，SS 433的超高能发射与周围的巨大原子云一致，强烈表明它们是黑洞与物质加速的高能质子碰撞的结果。分析显示，已知加速后的质子能量超过1拍电子伏特，其总输出达到每秒约10.32焦耳，相当于每秒发射的4000亿枚威力最强的人造炸弹（“扎尔”氢弹）的能量。
V4在641 Sgr处的伽马射线能量达到0.8拍电子伏，是另一台“超拍电子伏粒子加速器”。换句话说，能量f 产生该伽马射线的母粒子大于 10 拍电子伏特。
这使得微类星体成为银河系中非常重要的光伏粒子加速器，解决了困扰科学家多年的问题。银河系中唯一公认的宇宙射线来源是超新星遗迹，但观测和理论都表明，超新星遗迹无法将宇宙射线加速到宇宙射线“膝盖”以上的高能量。
银河系中存在多种加速源
“套索”团队指出，宇宙线的“膝盖”约为3电子伏，高能宇宙线的数量迅速减少。由于“膝盖”被发现已近70年，至今其成因仍不明。只能假设这是由于源物体加速能力的限制造成的。宇宙射线表明能谱从简单的“幂律谱”转变为另一种简单的“幂律谱。”
11月16日，中国科学院高能所在北京召开新闻发布会，拉索团队回答了媒体提问。中新社记者 孙子 供图
为了真正理解这个问题，我们需要准确测量宇宙射线每个成分和每个“膝盖”的能量光谱。第一个是最轻的原子核（质子）的光谱能量分布。不过，由于“膝盖”区域宇宙射线很少，卫星探测器的面积有限，探测就像大海捞针一样。地球实验受到大气的影响，因此很难将质子与其他原子核产生的大量例子清楚地区分开来。因此，人们很早就认识到这种测量是一项不可能完成的任务。
Raso成功使用强大的地面观测设备和多参数测量技术可以检查大量高纯度质子样本并精确测量能谱，其精度可与卫星实验相媲美。
这种创新的测量揭示了能量谱中完全出乎意料的结构，清楚地显示了新的“高能成分”，而不是简单的幂律跃迁。拉索的新结果，与国际空间站阿尔法磁谱仪2号（AMS-02）测量的低能成分和中国暗物质粒子探测卫星悟空测量的中能成分一起，揭示了银河系中存在多种类型的加速源。每种类型都有自己的加速能力和能量范围，宇宙射线的“拐点”是产生高能成分的源的加速极限的表达。
实现一石二鸟的精准检测
质子能谱的复杂结构表明宇宙射线原电子伏特能量范围内的纳秒主要来自微类星体等“新源”。它们的加速度极限比超新星遗迹大得多，可以产生超过“膝盖”的高能宇宙射线。这两个结果相互印证并构建了完整的科学图景。这是解决困扰学术界近70年的宇宙射线“膝盖区”问题的重要一步。它还为理解黑洞在宇宙射线起源中的作用提供了重要的观测证据。
这项研究为何能解开宇宙射线“膝盖”形成之谜？拉索的团队打比方说，谈到迄今为止探测宇宙射线和黑洞吸积喷流的有效性，这就像“抓起一把胡须或眉毛”或“抓起一颗花生或瓜子”。 “虽然很难清楚地区分，但 Raso 的组合探测器阵列设计可提供精确的光束探测。宇宙源和天体源。“拉索”不仅可以利用超高能伽马射线探测宇宙射线源，还可以精确测量太阳系附近的宇宙射线粒子。我们不仅可以从天体源端看到电子伏特能量的加速能力，而且还可以从宇宙线端看到这些源贡献的能量的光谱特征。其检测效果是可以清晰地区分双胞胎。
为世界科学做出重大贡献
由中国科学家自主设计、制造和运行的“拉索”，以其伽马射线天文学探测的高灵敏度和精确的宇宙射线测量，目前在高能伽马射线天文学和宇宙射线物理领域占据领先地位，并不断实现具有全球影响的革命性成果。
资料图：海拔4410米的“Zipline”探测器（部分）。中新社 孙子 供图Y记者
这些成果展示了中国在基础科学研究领域的创新优势，体现了中国智慧对人类文明特别是在认识宇宙极端物理过程方面的贡献。
“而这只是中国深入参与科学研究的一个缩影。即使是在远离日常生活的自然科学前沿领域，中国也在积极行动。通过搭建世界级平台、组建国际化团队、推动人类认知边界不断拓展，中国正在为全球科学做出重要贡献。(直播)
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