黑洞每秒释放4000万亿颗氢弹能量

​ ​宇宙中，最神秘的加速器，终于现身。当全世界，还在争论超新星遗迹，是否足以解释高能宇宙线起源时，中国科学家，用5年持续观测，给出了截然不同的答案——黑洞驱动的微类星体，才是真正将粒子推向极限能量的“宇宙炮台”。这不仅是观测技术的胜利，更是对传统宇宙线起源理论的根本性颠覆。

七十年"膝"之谜的真相
​ ​1954年发现的宇宙线能谱，“膝”结构，就像是宇宙在3拍电子伏特（PeV，即10的15次方电子伏特）处，突然踩下了刹车——更高能量的宇宙线数量，急剧下降。这个形似人体膝盖弯曲的能谱转折点，困扰了天体物理学界，近70年。科学家们一度猜测，这是加速源天体能力极限的表现，预期能谱应从一个简单幂律，转换为另一个幂律。
​ ​但"拉索"(LHAASO)的最新测量彻底打破了这种预期。11月16日发布的研究显示,宇宙线质子能谱在"膝区"呈现出完全超出预期的复杂结构,清晰展现出一个新的"高能组分",而非简单的幂律转换。这一发现分别发表于《国家科学评论》和《科学通报》,标志着科学家首次通过观测将"膝"与特定天体物理源直接关联。

黑洞"喷流炮"的惊人威力
​ ​位于四川稻城海拔4410米的"拉索",通过超高灵敏度探测器阵列,首次系统性捕捉到五个微类星体的超高能伽马射线信号。
​ ​这些天体，包括SS433、V4641Sgr、GRS1915+105、MAXIJ1820+070和CygnusX-1。中国科学院高能物理研究所的研究数据表明，SS433所产生的质子，其能量超过1PeV，功率高达10的32次方焦耳每秒，这相当于每秒释放出4000万亿颗最强氢弹的能量。V4641Sgr的伽马射线能量更是达到0.8PeV,其母粒子能量超过10PeV。
​ ​微类星体由黑洞和被其引力吞噬的伴星组成,黑洞在吞噬物质时同步释放高能粒子喷流。"拉索"首席科学家、中国科学院院士曹臻指出,微类星体具有明显高于超新星遗迹的加速极限,能达到"膝"的能量门槛,成为高能宇宙线的新来源。
​ ​这一发现，解决了困扰科学家多年的难题——尽管超新星遗迹，被公认为银河系宇宙线源，但是观测和理论研究，都证明它们无力将宇宙线加速到“膝”以及以上的能量。

多源加速器的宇宙拼图
​ ​“拉索”的突破在于其复合型探测器阵列设计，能够同时，通过超高能伽马射线探测宇宙线源，并精确测量太阳系附近的宇宙线粒子。曹臻团队形象地比喻，如果之前的探测效果是“胡子，眉毛一把抓”，这样“拉索”则实现了对宇宙线和天体源“一箭，双雕”的精确探测。
​ ​通过将"拉索"测得的"膝区"质子能谱,与国际空间站阿尔法磁谱仪(AMS-02)测得的低能组分、中国"悟空号"暗物质粒子探测卫星测得的中能组分结合分析,研究团队揭示了银河系内存在多种类加速源的事实。
​ ​每一类加速源都有各自独特的加速能力和能量范围,而"膝"正是产生高能组分的源——微类星体这类"新源"——的加速极限表现。
​ ​这种多元加速器模型，将“膝”，重新定义为最强大加速器的能量边界，而不是单一宇宙截止能量。

黑洞系统的极端物理图景
​ ​这两项成果，相互之间得以印证，进而构建起了完整的科学图景。“拉索”，不但破解了“膝区成因”这一长久以来困扰学界将近70年的难题，更是为理解黑洞系统的极端物理过程开辟出了新的途径。曹臻院士着重指出，这些发现揭示出了宇宙线起源的关键机制，与此同时也为理解黑洞系统的极端物理过程开启了新的窗口。
​ ​"拉索"的成功代表了中国方案在全球宇宙线观测领域的崛起。这座于2021年7月建成的大科学装置,是目前世界上最灵敏的超高能伽马射线探测设备。根据中国科学院高能物理研究所数据,目前已有32家国内外天体物理研究机构成为"拉索"国际合作成员,约280名研究人员参与其中。
​ ​这项研究，由中国科学院高能物理研究所、南京大学、中国科学技术大学、罗马第一大学等机构的科研人员合作完成。相关论文的发表，标志着人类首次通过观测证据，将黑洞喷流系统与宇宙线“膝”结构直接联系起来。这不但深化了我们对宇宙极端物理过程的理解，更为证实相对论性喷流作为极端粒子加速引擎的理论预测提供了依据
​ ​从质疑到认可，"拉索"用实力证明了中国方案的价值。当全球天体物理学界还在为超高能宇宙线起源争论不休时,中国科学家已经用观测数据改写了教科书——宇宙中最强大的粒子加速器,不在超新星残骸中，而是藏在黑洞的子加速器，不在超新星残骸中,而是藏在黑洞的喷流深处。这个答案，等了人类整整七十年。
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