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近日,国家重大科技基础设施高海拔宇宙线观测站(LHAASO,简称“拉索”)取得新突破,成功认证天鹅座双星系统Cygnus X-3为首个拍电子伏伽马射线变源。这一发现标志着我国在超高能伽马射线天文学领域迈出关键一步。
来自Cygnus X-3喷流底部的质子与来自伴星的光子相互作用产生高能光子和中微子示意图
“拉索”观测发现,Cygnus X-3这一位于天鹅座的特殊双星系统,其产生的宇宙线粒子能量至少达到30拍电子伏特(1拍电子伏特=10的15次方电子伏特),远超当前主流理论预期。研究认为,最高能量的光子来自致密天体如黑洞或中子星疯狂吸噬大质量伴星吹出的强烈星风的过程。这意味着Cygnus X-3是迄今已知宇宙中能够产生最高能量的粒子加速器。
“拉索”测到的精确时变特征、超高的伽马射线能量及其能谱特征,共同确认了这一宇宙线的源天体。观测显示,“拉索”探测到的高能伽马信号呈现明显的爆发现象,与能量低100万倍的GeV波段观测存在显著的时间关联。在GeV爆发期间,费米伽马射线空间望远镜与“拉索”同时测到高显著性信号;而在平静期,“拉索”则未观测到显著信号。
此外,信号呈现4.8小时的周期性,清晰显现出双星相互绕转的轨道效应,由此将加速器定位于约3个太阳半径大小的尺度之内,这是迄今对宇宙超高能粒子加速器最高的定位精度。
通过认证Cygnus X-3为首个具有时变特征的超高能伽马射线源,“拉索”开辟了研究黑洞等致密天体附近极端物理过程的新途径。该成果已在国际天体物理领域引起高度关注,成为各类专业学术会议上讨论最为热烈的话题之一。
此项研究由中国科学院高能物理研究所、上海交通大学李政道研究所、中国科学院上海天文台等国内外多家科研机构的科学家合作完成,相关成果于2026年7月22日在线发表于《国家科学评论》(National Science Review),共同通讯作者包括曹臻研究员、李骢副研究员、王界双副教授、周佳能副研究员和Felix Aharonian教授。(宋雅娟)
