2026年4月24日,《自然·天文学》刊文披露,四川稻城海拔4410米的高海拔宇

夜安赏世界 2026-04-25 21:45:56

2026年4月24日,《自然·天文学》刊文披露,四川稻城海拔4410米的高海拔宇宙线观测站LHAASO从银河深处捕获了一个异常信号。信号来自天鹰座方向,光子能量高达2PeV。欧洲核子中心的大型强子对撞机能把质子加速到几TeV,而这个远在数千光年之外的天然加速器,把粒子推到了几百倍于LHC的能量。

真正让物理学家坐不住的还不是这个量级。研究者把发出这束光的天体称作天鹰座加速器,驱动它的脉冲星PSR J1849-0001,输出功率大约只有蟹状星云中心那颗著名脉冲星的五十分之一。按照常规理解,引擎越弱,嗓门越小。但测量结果恰恰相反:在PeV能段,这个不起眼的小引擎发出的伽马射线光度,反而比蟹状星云高出好几倍。

脉冲星是高速旋转的中子星,磁场极强,像一台天然的带电粒子喷射引擎。它吹出的接近光速的粒子风与周围物质撞在一起,会吹出一个发光的气泡,这就是脉冲星风星云。蟹状星云是其中最著名的一个,长期被当作高能天体物理领域的标杆。此前LHAASO已经从蟹状星云中探测到PeV伽马射线,确认它是一座极端粒子加速器,粒子加速效率达到理论极限的至少16%。

但天鹰座加速器把这个数字刷新了。研究者结合X射线等多波段数据约束其内部参数后发现,它的粒子加速效率至少达到理论极限的27%。它把脉冲星风能转化为超高能粒子的本事,比蟹状星云还要强上一截。

现有理论认为,粒子加速发生在终止激波处,也就是脉冲星风突然撞壁减速的那层界面。研究者把常规模型套到天鹰座加速器上一算,要解释观测到的能量,加速效率必须超过百分之百。能量转换不可能超过百分之百,这就像一台电机的输出功率不可能大于耗电量。

这个超过百分之百的数字,意味着标准终止激波模型无法完整解释这里的辐射。如果终止激波是唯一的加速场所,现有理论就难以说清它为何能产生如此高能的粒子。但它确实存在,而且被看得清清楚楚。

如果天鹰座加速器的高效率得到进一步确认,意味着蟹状星云可能并不特殊,高效粒子加速或许是脉冲星风星云这类天体的普遍特征,只是我们的理论还没跟上观测。

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图为天鹰座加速器与拉索探测器的艺术想象图,图源:LHAASO Collaboration

信源:Jia, Liu. "'Aquila Booster' challenges theoretical limits of particle acceleration in pulsar wind nebulae." Phys.org, edited by Gaby Clark, 24 Apr. 2026

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