北京
在天鹰座（Aquila）的深空中，一台无形的“宇宙加速器”正在源源不断地喷射出高速粒子，其能量之高，在整个银河系中都名列前茅，甚至远远超过人类在地球上建造的任何粒子对撞机。
以实心圆标示。作为对比，虚线圆表示月球的大小。改编自 Tsunefumi Mizuno 等人，发表于《天体物理杂志》。
天文学家最近确认，银河系中一个神秘天体能够将质子加速到超过一千万亿电子伏特（10^15 eV，即1拍电子伏特，PeV）的能量。这个天体被命名为 LHAASO J1912+1014u，它或许能帮助科学家揭开高能粒子起源之谜，这些粒子以接近光速穿行于宇宙空间，并深刻影响着整个银河系中的诸多天体活动。
这项最新研究成果已发表于《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）。
一个隐藏的能量源
天文学家最早在2024年于牛郎星（Altair，夜空中最亮的恒星之一）附近发现了 LHAASO J1912+1014u。起初，它被归类为一处超新星遗迹，但随后多个天文台陆续探测到从该天体喷薄而出的伽马射线流，这一发现彻底改变了科学家们的判断。
伽马射线通常是粒子被加速后与周围气体发生碰撞的产物，因此科学家推测，这个天体很可能是一台能将质子加速至拍电子伏特（PeV）能级的天然宇宙加速器，这类天体也被称为“PeV加速器”（PeVatron）。
然而，PeV加速器极难被探测到，因为高能质子在星际磁场中传播时路径会发生偏转，很少能直接指向其发射源。此外，快速运动的电子同样可能产生较低能量的伽马射线，仅凭最初的观测数据，科学家很难分辨出这些伽马射线究竟是质子还是电子造成的。
为了更准确地确认这个天体的身份，研究团队综合了三台不同天文台的观测数据，它们分别对电磁波谱中的不同波段十分敏感：NASA的费米大面积望远镜（Fermi-LAT）、日本的FUGIN射电望远镜，以及NASA的钱德拉X射线天文台（Chandra）。
借助这三套数据，研究人员构建出一个详尽的多波段模型，从而排除了电子作为伽马射线来源的可能性。
在这项研究中，我们把费米望远镜的GeV伽马射线数据、FUGIN射电数据和钱德拉X射线数据捆绑在一起，通过精细的多波段建模，最终确认我们研究的目标——LHAASO J1912+1014u，正是一个宇宙射线质子PeV加速器。”——广岛大学天体物理科学中心副教授、论文通讯作者 Tsunefumi Mizuno
需要说明的是，研究人员目前只能确认这个天体正在将质子加速到破纪录的能量，但这台“加速器”背后究竟是什么天体，对天文学家来说依然是个谜。
大自然的粒子加速器
这一最新发现，有望帮助科学家更好地理解银河系中最高能宇宙射线的来源，这些粒子在恒星与恒星之间的广袤空间中穿行。
宇宙射线是高速运动的高能粒子，主要成分是质子。它们的能量以电子伏特为单位来衡量，即一个电子在电势升高1伏特时所获得的能量。
“银河系宇宙射线的最高能量可以达到甚至超过一千万亿（10^15）电子伏特，也就是1拍电子伏特（PeV）。正是这种极高的能量，使得宇宙射线在天文学和天体物理学中占据着重要地位。”——Tsunefumi Mizuno
换个角度理解：1 PeV的能量，是大型强子对撞机（LHC，全球最大、最强的人造粒子加速器）最大对撞能量的数千倍。也就是说，像 LHAASO J1912+1014u 这样的PeV加速器，凭借其无与伦比的粒子加速能力，堪称是比人类科技强大得多的“天然对撞机”。
除了LHAASO J1912+1014u，银河系中可能还散布着数十个类似的宇宙加速器。而现在，天文学家已经掌握了寻找它们的方法。
参考
[1]https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ae680d
[2]https://gizmodo.com/a-mystery-object-in-the-milky-way-is-blasting-out-particles-100-times-more-powerful-than-the-lhc-2000794833
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