高能宇宙線的起源、加速和傳播問題,被稱為天體物理學的「百年謎題」,一直以來備受關注。
中國天關衛星(愛因斯坦探針,英文縮寫EP)、高海拔宇宙線觀測站(英文縮寫LHAASO,中文昵稱「拉索」)最近強強聯手,「雙劍合璧」觀測到宇宙中一條長達42光年的超長X射線尾跡——也是目前已知最長的X射線脈衝星風雲尾跡,讓科學家們得以追蹤宇宙高能粒子在星際空間中的漫長旅程。
被戲稱為「揪出狐狸尾巴」的該超長X射線尾跡,發現於一顆距離地球約4600光年、編號PSR J1740+1000的中年脈衝星周圍,其尾跡延伸約42光年,並與拉索探測到的超高能伽馬射線輻射沿同一方向延伸,在空間上高度吻合。
這一破解天體物理學「百年謎題『取得的突破性進展,由天關、拉索兩個項目團隊合作完成,相關論文9月21日在專業學術期刊《中國科學:物理學力學天文學》(英文版)上發表。
該研究表明,脈衝星風雲中產生的高能粒子離開源頭後,並未立即向各個方向均勻擴散,而是能沿一定方向傳播數十光年。
這為理解高能粒子如何離開加速天體、又如何在星際空間中傳播提供出新的觀測證據,也為解釋一些缺少明確天體對應物的超高能伽馬射線源提供了新的思路。
研究團隊介紹,此前,歐洲空間局X射線多鏡面任務-牛頓(XMM-Newton)已在PSR J1740+1000周圍發現一條數光年長的X射線尾跡。同時,拉索發現的超高能伽馬射線輻射則位於這條尾跡延伸的」X射線望遠鏡通過約7萬秒的觀測發現,PSR J1740+1000尾跡遠比此前看到的更長:它從脈衝星附近一路向西南方向延伸,最長距離達到約42光年。
這意味著,人們看到的並不是一個只存在於脈衝星附近的「小尾巴」,而是一條跨越數十光年的巨大高能粒子傳播痕跡。
通常情況下,高能粒子進入星際空間後會不斷受到磁場擾動,逐漸向各個方向擴散。然而,這次觀測顯示,在長達42光年的尺度上,高能粒子仍然保持明顯的傳播方向。
研究團隊提出兩種可能的解釋,都指向同一個重要事實:高能粒子離開脈衝星風雲後,並不會總是在很短距離內就完全「隨機散開〕,而可能在相當長的距離內保留自身的傳播方向。
天關與拉索的此次聯合觀測結果,也為理解銀河系中超高能伽馬射線源提供了新的視角——人們現在看到的輻射位置,很可能只是粒子長途旅行中的「足跡」,而不是它們的「出生地」。◇(中新社)








