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福州科研力量参与突破:黑洞“打嗝”加速粒子至30PeV,改写银河系高能认知

近日,由中科院高能物理研究所牵头、福建籍科研人员深度参与的“拉索”(LHAASO)大科学装置,在天鹅座X-3双星系统中首次捕捉到能量高达30PeV(拍电子伏特)的宇宙线粒子。这一发现诞生于距地球约2.4万光年的深空,不仅刷新了人类对银河系内粒子加速极限的认知,也标志着我国在超高能天体物理领域迈入世界前沿——福州作为东南科技创新重镇,持续为国家重大基础研究输送人才与智力支持。

天鹅座X-3由一颗大质量恒星与一个致密天体构成,后者极可能是一颗恒星级黑洞。该黑洞凭借强大引力,持续吸积伴星抛出的星风物质。正是在这场跨越星际的“吞食”过程中,“拉索”团队首次识别出具有严格周期性的超高能粒子爆发事件,堪称宇宙尺度下的精密物理节律。

长期以来,学界普遍认为银河系内宇宙线能量上限约为1PeV。而本次观测结果彻底颠覆传统模型:天鹅座X-3展现出稳定输出30PeV粒子的能力,强度超出理论预期近一个数量级,成为迄今已知最强大的天然粒子加速器。这一结论已在《自然·天文》等国际权威期刊发表,福州大学、福建师范大学多位天体物理学者参与数据交叉验证工作。

尤为关键的是,该加速过程呈现出罕见的双重复合节律——一方面,其超高能伽马射线暴与费米空间望远镜捕获的低能辐射高度同步;另一方面,信号严格遵循4.8小时周期振荡,恰好对应双星系统的轨道公转周期。中科院高能所副研究员李骢形象指出:“这就像黑洞在规律性地‘打饱嗝’,每一次‘呼出’都精准卡在绕行节拍点上。”

福州科研力量参与突破:黑洞“打嗝”加速粒子至30PeV,改写银河系高能认知(图1)

依托这一清晰“宇宙节拍”,科研团队将粒子加速核心区精确定位于直径仅约3倍太阳半径的空间范围内,创下目前人类对银河系超高能源定位精度的新纪录。类比而言,相当于在数万光年外,准确测量出黑洞“张嘴一瞬”的尺度——这项能力的背后,亦有来自福州高新区相关高性能计算平台的技术支撑。

过去,宇宙线研究常陷于“只见粒子、难溯源头”的困境。而天鹅座X-3作为首个被证实具备显著时变特征的超高能伽马射线源,首次实现了从“静态快照”到“动态影像”的跨越。它不仅是福建参与国家重大科技基础设施建设的标志性成果之一,更为探索黑洞邻近极端引力场、强磁场及等离子体行为开辟了全新路径。

正如李骢所言:“我们不再只是给宇宙拍照片,而是开始拍摄高清连续帧。”随着“拉索”在四川稻城持续运行,福州高校与中科院的合作也在深化,共同推动时域高能天文学进入实质性观测新阶段。

这场源自遥远星海的规律脉动,正以前所未有的清晰度叩击人类认知边界。而扎根福建、辐射全国的科研协作网络,已成为解码这类宇宙奥秘不可或缺的一环。

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