作(zuo)者：柳(liu)若愚（拉(la)索(suo)(suo)國(guo)際合(he)作(zuo)組(zu)成員、拉(la)索(suo)(suo)南京(jing)大學教授）

　　2月26日，挑戰高海拔宇宙線觀測站（LHAASO，宇宙源以下簡稱“拉索”）再次公布一項宇宙線起源研究中里程碑式的線起突破—在距離我們約5000光年之外的天鵝座恒星形成區，拉索發現了一個直徑達1000光年的拉索巨型超高能伽馬射線泡，首次定位了銀河系中的挑戰百姓彩票紅超(chao)級(ji)宇宙(zhou)線加(jia)速(su)器。拉索(suo)是宇宙(zhou)源目前，也是線起未來一段時間(jian)內全世界(jie)最靈敏的超(chao)高(gao)能(neng)(neng)伽馬(ma)射(she)線望遠鏡。如今，拉索(suo)在美麗的挑(tiao)戰稻城海子山上，這座占(zhan)地1平方公(gong)里的宇宙(zhou)源大(da)型(xing)天(tian)文學觀測陣列，正持續搜尋著宇宙(zhou)中極為(wei)罕見(jian)的線起超(chao)高(gao)能(neng)(neng)伽馬(ma)射(she)線光(guang)子的蹤跡。

中國科學院高能(neng)物(wu)理(li)研究所供圖

中(zhong)國科學院高能物理研究所供圖

高(gao)海(hai)拔宇(yu)宙線(xian)觀(guan)測站?中國科學院(yuan)高(gao)能(neng)物理(li)研(yan)究(jiu)所供圖

　　捕捉：通過超高能伽馬射線來測量宇宙線

　　宇宙線也稱宇宙射線，是來自宇宙空間中的高速帶電粒子，主要成分是質子，也包含了各種原子核、電子以及一些反物質粒子。自從1912年首次被奧地利物理學家維克托·赫斯發現以來，百姓彩票最新網址宇(yu)宙線便在物理(li)學的(de)發展(zhan)中起(qi)到(dao)重要(yao)作用，很多新粒子便是在宇(yu)宙線中發現，大(da)大(da)推進了我們對宇(yu)宙中基本物理(li)規律的(de)認知。

　　雖(sui)然宇宙(zhou)線(xian)粒子(zi)(zi)(zi)(zi)的數(shu)密(mi)(mi)度(du)低，但單個(ge)粒子(zi)(zi)(zi)(zi)的能(neng)量高(gao)，因此(ci)星際空間中(zhong)(zhong)宇宙(zhou)線(xian)粒子(zi)(zi)(zi)(zi)的能(neng)量密(mi)(mi)度(du)與光子(zi)(zi)(zi)(zi)場(chang)、磁場(chang)、氣體相當，是星際空間中(zhong)(zhong)的一種基本且重要的能(neng)量組成部分。宇宙(zhou)線(xian)粒子(zi)(zi)(zi)(zi)的能(neng)量分布范(fan)圍很廣，最高(gao)可達3×1020電子(zi)(zi)(zi)(zi)伏，超出目前最強的人造粒子(zi)(zi)(zi)(zi)加速(su)器（即歐洲(zhou)核(he)子(zi)(zi)(zi)(zi)研究(jiu)中(zhong)(zhong)心(xin)的大(da)型強子(zi)(zi)(zi)(zi)對撞(zhuang)機）可加速(su)的最高(gao)粒子(zi)(zi)(zi)(zi)能(neng)量幾(ji)千萬倍(bei)。這些帶電粒子(zi)(zi)(zi)(zi)如(ru)何獲得、在何處獲得如(ru)此(ci)之高(gao)的能(neng)量，引起了物(wu)理學家與天(tian)文學家們(men)的廣泛興趣。

　　21世(shi)紀(ji)初，美(mei)國(guo)國(guo)家委員(yuan)會將(jiang)宇宙線(xian)的起(qi)源與加速問(wen)(wen)題(ti)列為新世(shi)紀(ji)物理學的11個(ge)基本問(wen)(wen)題(ti)之一，學術期刊《科學》于2021年發布的125個(ge)科學前沿問(wen)(wen)題(ti)中，宇宙線(xian)的起(qi)源問(wen)(wen)題(ti)也位列其中。

　　實際上，經過100多年的研究，科學家們對宇宙線的起源已經有了一定程度的了解。通過對宇宙線能譜（即宇宙線粒子數目隨能量的百姓彩票怎么買分布(bu)）的測量(liang)，科學家(jia)們發現其(qi)大(da)致呈(cheng)現出(chu)(chu)一(yi)種被(bei)稱(cheng)為冪率形(xing)式(shi)的非熱(re)分布(bu)，這與我們所熟悉的熱(re)分布(bu)（如(ru)一(yi)杯50度(du)的溫水(shui)中，水(shui)分子的能量(liang)分布(bu)形(xing)式(shi)為溫度(du)為50度(du)的熱(re)分布(bu)，而(er)我們無法(fa)定義一(yi)團(tuan)宇宙(zhou)(zhou)線(xian)粒子的溫度(du)）形(xing)式(shi)有明顯區別。宇宙(zhou)(zhou)線(xian)能譜在能量(liang)為1015電(dian)子伏(fu)（或(huo)1拍電(dian)子伏(fu)，1拍=1015）附(fu)近(jin)有一(yi)個因形(xing)似人體膝關節而(er)被(bei)稱(cheng)為“膝”的拐折結構(gou)。科學家(jia)們認為，能量(liang)在該拐折結構(gou)之下的宇宙(zhou)(zhou)線(xian)主要起源(yuan)于(yu)銀河系內的天體，而(er)該結構(gou)也反(fan)映出(chu)(chu)銀河系主要的宇宙(zhou)(zhou)線(xian)加(jia)速源(yuan)的加(jia)速能力(li)極限就在1拍電(dian)子伏(fu)附(fu)近(jin)。

　　然而(er)，究竟是(shi)銀河系(xi)內(nei)的(de)哪(na)些天體產生了能(neng)量(liang)直到(dao)“膝”處(chu)的(de)宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)線，仍然是(shi)一(yi)個未解之謎，也是(shi)近10年來(lai)研(yan)究的(de)一(yi)個熱點問(wen)題。宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)線加速源的(de)定位(wei)，難以(yi)通過對宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)線自(zi)身的(de)測量(liang)來(lai)完成，這是(shi)因為宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)中(zhong)無處(chu)不在的(de)磁場會改(gai)變(bian)帶電粒子的(de)運(yun)動方向。所以(yi)，當宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)線到(dao)達地球時，其速度方向的(de)反向延長(chang)線并不會指向它(ta)們的(de)加速源。但(dan)另(ling)一(yi)方面，這些高能(neng)宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)線可(ke)能(neng)在加速源內(nei)或附(fu)近產生輻(fu)射，輻(fu)射出(chu)的(de)光子的(de)運(yun)動方向不受(shou)磁場影響，如(ru)果能(neng)辨(bian)認(ren)出(chu)這些高能(neng)宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)線輻(fu)射出(chu)的(de)光子，便能(neng)夠(gou)通過它(ta)們來(lai)定位(wei)宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)線的(de)加速源。

　　在銀河系的(de)(de)(de)大部分(fen)環境中(zhong)(zhong)(zhong)，宇(yu)(yu)宙線(xian)(xian)質(zhi)(zhi)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)主(zhu)要輻(fu)射(she)(she)方(fang)(fang)式是(shi)通(tong)過與(yu)物(wu)質(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)原子(zi)(zi)(zi)(zi)核(he)(he)（主(zhu)要是(shi)氫原子(zi)(zi)(zi)(zi)核(he)(he)，也即質(zhi)(zhi)子(zi)(zi)(zi)(zi)）強相互作用而產生的(de)(de)(de)。中(zhong)(zhong)(zhong)性π介子(zi)(zi)(zi)(zi)會在所謂的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)子(zi)(zi)(zi)(zi)-質(zhi)(zhi)子(zi)(zi)(zi)(zi)碰(peng)撞中(zhong)(zhong)(zhong)產生，它們(men)會迅速衰變為光(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)，每個光(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)大約攜帶高能(neng)質(zhi)(zhi)子(zi)(zi)(zi)(zi)10%的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)。因此，如(ru)果要研究(jiu)1拍電子(zi)(zi)(zi)(zi)伏(fu)(fu)宇(yu)(yu)宙線(xian)(xian)質(zhi)(zhi)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)起源(yuan)(yuan)(yuan)，我(wo)(wo)們(men)需要尋找能(neng)量(liang)在0.1拍電子(zi)(zi)(zi)(zi)伏(fu)(fu)之(zhi)上的(de)(de)(de)光(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)，該能(neng)量(liang)之(zhi)上的(de)(de)(de)光(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)也被稱為超(chao)高能(neng)伽馬光(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)或超(chao)高能(neng)伽馬射(she)(she)線(xian)(xian)。但另(ling)一方(fang)(fang)面，高能(neng)的(de)(de)(de)電子(zi)(zi)(zi)(zi)同樣(yang)有(you)可能(neng)輻(fu)射(she)(she)超(chao)高能(neng)伽馬射(she)(she)線(xian)(xian)。所以(yi)，當我(wo)(wo)們(men)通(tong)過搜尋伽馬射(she)(she)線(xian)(xian)源(yuan)(yuan)(yuan)來定(ding)位(wei)宇(yu)(yu)宙線(xian)(xian)加速源(yuan)(yuan)(yuan)時，還(huan)需要辨認這(zhe)些伽馬射(she)(she)線(xian)(xian)的(de)(de)(de)輻(fu)射(she)(she)機制，找到真(zhen)正由宇(yu)(yu)宙線(xian)(xian)質(zhi)(zhi)子(zi)(zi)(zi)(zi)產生的(de)(de)(de)超(chao)高能(neng)伽馬射(she)(she)線(xian)(xian)源(yuan)(yuan)(yuan)。為此，我(wo)(wo)們(men)需要對(dui)超(chao)高能(neng)伽馬射(she)(she)線(xian)(xian)源(yuan)(yuan)(yuan)進行高精度的(de)(de)(de)測量(liang)，這(zhe)便是(shi)拉索(suo)可以(yi)大顯身手的(de)(de)(de)舞臺。

　　最靈敏：鍛造地面超高能伽馬射線探測器

　　超(chao)高能(neng)伽(jia)馬光(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)的(de)探測難度主要有(you)兩點：一是(shi)這(zhe)些光(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)的(de)流(liu)量(liang)（單(dan)位時間通(tong)過單(dan)位面積(ji)的(de)光(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)數）較低(di)，二是(shi)這(zhe)些光(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)往往淹沒在作為背景的(de)宇宙線中(zhong)(zhong)，難以(yi)辨認(ren)。超(chao)高能(neng)伽(jia)馬光(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)在進入地球大氣(qi)層(ceng)后，會與大氣(qi)層(ceng)中(zhong)(zhong)的(de)物質(zhi)發(fa)生一系列反(fan)應。初始光(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)被吸收，但(dan)同(tong)時會產生很多次級粒子(zi)(zi)(zi)，成分主要是(shi)正負電(dian)子(zi)(zi)(zi)對。這(zhe)個過程(cheng)被稱(cheng)為廣延大氣(qi)簇射。

　　因此，對超高能伽馬光(guang)子(zi)(zi)（包括較(jiao)低能的一些甚高能伽馬光(guang)子(zi)(zi)）的探測，并(bing)不是直接使(shi)用(yong)望遠鏡去收集(ji)初始光(guang)子(zi)(zi)，而是通過測量(liang)它們(men)在大氣(qi)層中(zhong)產生的次級粒(li)子(zi)(zi)，來反推(tui)出初始光(guang)子(zi)(zi)的能量(liang)與方向等基本信息。

　　拉索(suo)對(dui)超(chao)高(gao)能伽(jia)馬光子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)，主要(yao)是通過(guo)由5216個電(dian)磁(ci)粒子(zi)(zi)(zi)(zi)探(tan)測(ce)(ce)器(qi)和(he)1188個繆(mou)子(zi)(zi)(zi)(zi)探(tan)測(ce)(ce)器(qi)組成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)一平方公里的(de)(de)(de)地面(mian)簇(cu)射(she)粒子(zi)(zi)(zi)(zi)探(tan)測(ce)(ce)器(qi)陣列來(lai)完成(cheng)(cheng)。陣列覆蓋的(de)(de)(de)面(mian)積大(da)，這在一定程度上(shang)(shang)彌補(bu)了超(chao)高(gao)能伽(jia)馬射(she)線(xian)微弱的(de)(de)(de)流(liu)量(liang)(liang)(liang)。此外，拉索(suo)的(de)(de)(de)繆(mou)子(zi)(zi)(zi)(zi)探(tan)測(ce)(ce)器(qi)能夠有效區分光子(zi)(zi)(zi)(zi)引(yin)起的(de)(de)(de)信(xin)(xin)號與(yu)宇(yu)宙(zhou)線(xian)引(yin)起的(de)(de)(de)信(xin)(xin)號。這是因為宇(yu)宙(zhou)線(xian)質子(zi)(zi)(zi)(zi)或原子(zi)(zi)(zi)(zi)核與(yu)大(da)氣層的(de)(de)(de)相互(hu)作用，除了產(chan)生正(zheng)負電(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)對(dui)，還會產(chan)生大(da)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)繆(mou)子(zi)(zi)(zi)(zi)。通過(guo)繆(mou)子(zi)(zi)(zi)(zi)探(tan)測(ce)(ce)器(qi)，拉索(suo)可以(yi)將由宇(yu)宙(zhou)線(xian)引(yin)發的(de)(de)(de)廣延大(da)氣簇(cu)射(she)事件去除，從而把背景(jing)事件的(de)(de)(de)數量(liang)(liang)(liang)壓低(di)上(shang)(shang)萬乃(nai)至(zhi)幾十萬倍，以(yi)便輕(qing)松將光子(zi)(zi)(zi)(zi)產(chan)生的(de)(de)(de)信(xin)(xin)號挑出。

　　在(zai)拉索(suo)運行(xing)之前，宇宙(zhou)中已(yi)知的(de)(de)(de)超(chao)(chao)高(gao)能(neng)(neng)(neng)伽(jia)(jia)馬(ma)射(she)線(xian)源(yuan)僅有(you)蟹(xie)狀星(xing)云(yun)，是(shi)由同(tong)樣位于青藏高(gao)原、中日合作(zuo)的(de)(de)(de)探(tan)(tan)(tan)測(ce)器ASγ于2019年探(tan)(tan)(tan)測(ce)到(dao)的(de)(de)(de)。2019年底，拉索(suo)開始以(yi)當(dang)時已(yi)完成建(jian)設(she)的(de)(de)(de)一半(ban)探(tan)(tan)(tan)測(ce)陣列運行(xing)，11個月內(nei)便探(tan)(tan)(tan)測(ce)到(dao)了連同(tong)蟹(xie)狀星(xing)云(yun)在(zai)內(nei)的(de)(de)(de)12個超(chao)(chao)高(gao)能(neng)(neng)(neng)伽(jia)(jia)馬(ma)射(she)線(xian)源(yuan)，不(bu)僅將蟹(xie)狀星(xing)云(yun)的(de)(de)(de)最(zui)高(gao)能(neng)(neng)(neng)光(guang)子(zi)大幅提升至1.1拍(pai)電(dian)子(zi)伏，還在(zai)天鵝座恒星(xing)形成區測(ce)量(liang)(liang)到(dao)了能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)高(gao)達1.4拍(pai)電(dian)子(zi)伏的(de)(de)(de)光(guang)子(zi)，創下了有(you)史以(yi)來測(ce)量(liang)(liang)到(dao)的(de)(de)(de)最(zui)高(gao)光(guang)子(zi)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)紀錄。2021年7月完成全(quan)陣列的(de)(de)(de)建(jian)設(she)后更是(shi)火(huo)力全(quan)開，一年內(nei)將超(chao)(chao)高(gao)能(neng)(neng)(neng)伽(jia)(jia)馬(ma)射(she)線(xian)源(yuan)的(de)(de)(de)數(shu)量(liang)(liang)一口氣提升到(dao)了43個。可以(yi)說，拉索(suo)憑借優越的(de)(de)(de)性能(neng)(neng)(neng)，開啟了在(zai)超(chao)(chao)高(gao)能(neng)(neng)(neng)伽(jia)(jia)馬(ma)射(she)線(xian)能(neng)(neng)(neng)段對(dui)宇宙(zhou)觀測(ce)的(de)(de)(de)新窗口。

　　里程碑：確認天鵝座的巨型“泡泡”是宇宙線源

　　經(jing)過3年多(duo)的(de)(de)(de)觀測(ce)，拉索(suo)在天鵝(e)座恒星形(xing)成區(qu)(qu)，發現(xian)了(le)一個直(zhi)徑超過一千(qian)光(guang)年的(de)(de)(de)巨(ju)型超高能(neng)伽(jia)(jia)馬(ma)(ma)(ma)射(she)線(xian)泡(pao)(pao)（下文簡稱伽(jia)(jia)馬(ma)(ma)(ma)泡(pao)(pao)），其(qi)中(zhong)有8個光(guang)子(zi)能(neng)量(liang)超過了(le)1拍(pai)電(dian)(dian)子(zi)伏(fu)，最高能(neng)量(liang)達到了(le)2.5拍(pai)電(dian)(dian)子(zi)伏(fu)，再(zai)次刷新了(le)最高光(guang)子(zi)能(neng)量(liang)的(de)(de)(de)紀錄。通過比較(jiao)伽(jia)(jia)馬(ma)(ma)(ma)泡(pao)(pao)的(de)(de)(de)形(xing)態與(yu)該區(qu)(qu)域的(de)(de)(de)氣(qi)體分布可以發現(xian)，二者有一定(ding)的(de)(de)(de)相關性，暗示了(le)伽(jia)(jia)馬(ma)(ma)(ma)泡(pao)(pao)起(qi)源于宇(yu)宙(zhou)線(xian)質(zhi)(zhi)子(zi)的(de)(de)(de)輻(fu)射(she)過程。在伽(jia)(jia)馬(ma)(ma)(ma)泡(pao)(pao)的(de)(de)(de)中(zhong)心(xin)區(qu)(qu)域，光(guang)子(zi)的(de)(de)(de)分布較(jiao)為集中(zhong)，相較(jiao)于泡(pao)(pao)內的(de)(de)(de)平均(jun)光(guang)子(zi)密度呈現(xian)出(chu)明(ming)顯(xian)的(de)(de)(de)超出(chu)，這(zhe)表(biao)明(ming)泡(pao)(pao)中(zhong)心(xin)必(bi)定(ding)存在一個宇(yu)宙(zhou)線(xian)加速(su)源，向周圍持續注入(ru)宇(yu)宙(zhou)線(xian)。2.5拍(pai)電(dian)(dian)子(zi)伏(fu)光(guang)子(zi)的(de)(de)(de)出(chu)現(xian)，表(biao)明(ming)了(le)這(zhe)個宇(yu)宙(zhou)線(xian)加速(su)源能(neng)夠加速(su)出(chu)約25拍(pai)電(dian)(dian)子(zi)伏(fu)的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)子(zi)，該能(neng)量(liang)已經(jing)大(da)大(da)超出(chu)傳統認(ren)為的(de)(de)(de)銀河系宇(yu)宙(zhou)線(xian)源能(neng)夠加速(su)的(de)(de)(de)最高質(zhi)(zhi)子(zi)能(neng)量(liang)，也即宇(yu)宙(zhou)線(xian)能(neng)譜(pu)的(de)(de)(de)“膝(xi)”結構所對(dui)應的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)。

　　在伽馬(ma)泡中(zhong)心的方向上，最(zui)可能作(zuo)為(wei)(wei)加速源的天體，便是天鵝(e)(e)座恒(heng)(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)形成區中(zhong)的一個名為(wei)(wei)天鵝(e)(e)座OB2的OB星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)團(tuan)。星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)團(tuan)，指大量(liang)恒(heng)(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)因為(wei)(wei)相互(hu)之間的引(yin)力作(zuo)用組成的集(ji)團(tuan)。按(an)照恒(heng)(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的表面溫度(du)(du)(du)，大體上可以將它們分為(wei)(wei)7類，按(an)照溫度(du)(du)(du)從高到低分別(bie)用OBAFGKM7個字母來代表。其中(zhong)O型(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)表面溫度(du)(du)(du)超過(guo)3萬度(du)(du)(du)，它們的質量(liang)可超太(tai)陽(yang)10倍甚(shen)至(zhi)百倍，而光度(du)(du)(du)則能達到太(tai)陽(yang)的萬倍甚(shen)至(zhi)百萬倍。強大的光度(du)(du)(du)來源于恒(heng)(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)中(zhong)心劇烈的核聚變過(guo)程(cheng)，使得(de)這些(xie)恒(heng)(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的壽命(ming)非常“短暫(zan)”，僅能持(chi)續幾百萬至(zhi)上千萬年(nian)(nian)（太(tai)陽(yang)的壽命(ming)約100億年(nian)(nian)）。因此，包(bao)含大量(liang)O型(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)與B型(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)團(tuan)必定(ding)處(chu)于演(yan)化的早期階段，可稱得(de)上年(nian)(nian)輕(qing)。此外(wai)，OB星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)相對于溫度(du)(du)(du)較低、質量(liang)較小的恒(heng)(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)而言(yan)，數(shu)量(liang)極為(wei)(wei)稀少，聚集(ji)了大量(liang)O型(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)與B型(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)團(tuan)中(zhong)必然包(bao)含了更多的小質量(liang)恒(heng)(heng)(heng)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，使得(de)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)團(tuan)的總質量(liang)很大，因此它們也被稱為(wei)(wei)年(nian)(nian)輕(qing)大質量(liang)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)團(tuan)。

　　天鵝座(zuo)OB2中(zhong)在(zai)幾(ji)十(shi)光年見方的區域內(nei)包含了(le)幾(ji)百(bai)顆(ke)O型(xing)星(xing)(xing)與(yu)B型(xing)星(xing)(xing)這種大(da)(da)質(zhi)量恒(heng)星(xing)(xing)，這些恒(heng)星(xing)(xing)強大(da)(da)的光壓將表(biao)面的物(wu)質(zhi)向外吹(chui)出，形(xing)成(cheng)高速(su)(su)的星(xing)(xing)風(feng)，蘊(yun)含了(le)巨大(da)(da)的動能(neng)。在(zai)如此狹小的空(kong)間(jian)內(nei)，星(xing)(xing)風(feng)之間(jian)相(xiang)互猛烈碰撞(zhuang)，形(xing)成(cheng)強激波、強湍流環(huan)境，粒(li)子(zi)在(zai)其中(zhong)可以得到有效的加(jia)速(su)(su)。這些星(xing)(xing)風(feng)也(ye)可能(neng)最(zui)終(zhong)合并(bing)為一股更加(jia)強大(da)(da)的外流，其與(yu)周邊星(xing)(xing)際介質(zhi)的碰撞(zhuang)同樣(yang)為粒(li)子(zi)加(jia)速(su)(su)創造(zao)了(le)良好的條(tiao)件(jian)。

　　當(dang)粒子獲得足夠高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)后會逃(tao)逸(yi)出(chu)加速(su)(su)區，成為宇(yu)(yu)宙線(xian)(xian)(xian)，去向更(geng)廣闊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)星(xing)際空(kong)間。宇(yu)(yu)宙線(xian)(xian)(xian)是(shi)帶電粒子，受到(dao)(dao)(dao)星(xing)際空(kong)間中(zhong)(zhong)(zhong)磁場(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響，并不(bu)會沿著(zhu)直線(xian)(xian)(xian)運(yun)動(dong)，而是(shi)繞著(zhu)磁力線(xian)(xian)(xian)旋(xuan)進(jin)(jin)。又(you)由于(yu)星(xing)際空(kong)間中(zhong)(zhong)(zhong)磁場(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)態在(zai)(zai)一定(ding)程度(du)(du)上(shang)是(shi)不(bu)規則(ze)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，宇(yu)(yu)宙線(xian)(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)動(dong)軌(gui)跡也(ye)雜亂無(wu)章。因此，科學家(jia)們(men)(men)認為宇(yu)(yu)宙線(xian)(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)動(dong)在(zai)(zai)整體上(shang)以擴(kuo)散(san)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方式進(jin)(jin)行。擴(kuo)散(san)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)快慢(man)決定(ding)了加速(su)(su)源周邊星(xing)際空(kong)間中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)宇(yu)(yu)宙線(xian)(xian)(xian)密(mi)度(du)(du)，從而決定(ding)了它們(men)(men)輻射出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)超(chao)高能(neng)(neng)(neng)伽(jia)(jia)馬(ma)(ma)(ma)(ma)光子的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流量(liang)。拉(la)索通過(guo)測量(liang)伽(jia)(jia)馬(ma)(ma)(ma)(ma)泡(pao)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)超(chao)高能(neng)(neng)(neng)伽(jia)(jia)馬(ma)(ma)(ma)(ma)輻射亮度(du)(du)到(dao)(dao)(dao)中(zhong)(zhong)(zhong)心不(bu)同距離的(de)(de)(de)(de)(de)(de)衰減(jian)程度(du)(du)，推算出(chu)宇(yu)(yu)宙線(xian)(xian)(xian)密(mi)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分布以及它們(men)(men)擴(kuo)散(san)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)速(su)(su)度(du)(du)。結(jie)果表(biao)明，伽(jia)(jia)馬(ma)(ma)(ma)(ma)泡(pao)內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)宇(yu)(yu)宙線(xian)(xian)(xian)加速(su)(su)源使得其周邊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)宇(yu)(yu)宙線(xian)(xian)(xian)密(mi)度(du)(du)遠(yuan)遠(yuan)超(chao)出(chu)在(zai)(zai)地(di)球處(chu)測量(liang)到(dao)(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)值，其影(ying)響的(de)(de)(de)(de)(de)(de)空(kong)間范圍甚至可(ke)能(neng)(neng)(neng)比目前(qian)觀(guan)測到(dao)(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)伽(jia)(jia)馬(ma)(ma)(ma)(ma)泡(pao)尺度(du)(du)還要(yao)(yao)超(chao)出(chu)1～2倍(bei)(bei)。因此，隨著(zhu)拉(la)索進(jin)(jin)一步(bu)積累數(shu)據，也(ye)許能(neng)(neng)(neng)夠觀(guan)測到(dao)(dao)(dao)伽(jia)(jia)馬(ma)(ma)(ma)(ma)泡(pao)更(geng)加外(wai)圍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)部分。另外(wai)，推算出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)伽(jia)(jia)馬(ma)(ma)(ma)(ma)泡(pao)內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)宇(yu)(yu)宙線(xian)(xian)(xian)擴(kuo)散(san)速(su)(su)度(du)(du)，比銀河(he)系(xi)平均(jun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)宇(yu)(yu)宙線(xian)(xian)(xian)擴(kuo)散(san)速(su)(su)度(du)(du)，要(yao)(yao)慢(man)上(shang)百(bai)倍(bei)(bei)之多，這(zhe)說明在(zai)(zai)天鵝座(zuo)恒星(xing)形(xing)成區的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁場(chang)結(jie)構，比預想(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)更(geng)為不(bu)規則(ze)。這(zhe)樣不(bu)規則(ze)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁場(chang)結(jie)構如何形(xing)成是(shi)需要(yao)(yao)進(jin)(jin)一步(bu)研究的(de)(de)(de)(de)(de)(de)問題。此外(wai)，拉(la)索的(de)(de)(de)(de)(de)(de)測量(liang)結(jie)果也(ye)引人思(si)考(kao)：銀河(he)系(xi)中(zhong)(zhong)(zhong)是(shi)否還有其他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)伽(jia)(jia)馬(ma)(ma)(ma)(ma)泡(pao)？在(zai)(zai)那些(xie)伽(jia)(jia)馬(ma)(ma)(ma)(ma)泡(pao)中(zhong)(zhong)(zhong)是(shi)否也(ye)存在(zai)(zai)這(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)慢(man)擴(kuo)散(san)區？如果銀河(he)系(xi)中(zhong)(zhong)(zhong)存在(zai)(zai)大量(liang)類似(si)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)巨型泡(pao)狀結(jie)構，宇(yu)(yu)宙線(xian)(xian)(xian)在(zai)(zai)銀河(he)系(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)傳播過(guo)程將不(bu)可(ke)避免地(di)受到(dao)(dao)(dao)其中(zhong)(zhong)(zhong)高度(du)(du)不(bu)規則(ze)磁場(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響，使得我(wo)們(men)(men)可(ke)能(neng)(neng)(neng)需要(yao)(yao)重新審視關于(yu)宇(yu)(yu)宙線(xian)(xian)(xian)起源的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一些(xie)現有認知。

　　這個巨(ju)大“泡泡”的(de)(de)(de)發(fa)(fa)現很(hen)可(ke)能(neng)(neng)(neng)(neng)將在高能(neng)(neng)(neng)(neng)天體(ti)物(wu)理領(ling)域產生深遠的(de)(de)(de)影響——這不僅是首次定位了(le)(le)高能(neng)(neng)(neng)(neng)天體(ti)物(wu)理學家們(men)(men)(men)幾十年來(lai)(lai)一(yi)直所尋找的(de)(de)(de)拍電子伏宇宙(zhou)線加速源(yuan)，更是首次表明銀(yin)河系中(zhong)天體(ti)的(de)(de)(de)粒(li)子加速能(neng)(neng)(neng)(neng)力很(hen)可(ke)能(neng)(neng)(neng)(neng)突破了(le)(le)傳統(tong)認(ren)為的(de)(de)(de)拍電子伏極限，達到了(le)(le)20拍電子伏。這對當前粒(li)子加速的(de)(de)(de)理論提出了(le)(le)嚴峻的(de)(de)(de)挑戰。此外，巨(ju)型泡狀結(jie)構的(de)(de)(de)發(fa)(fa)現也可(ke)能(neng)(neng)(neng)(neng)改變我(wo)們(men)(men)(men)對星際磁場性質的(de)(de)(de)認(ren)知，甚至可(ke)能(neng)(neng)(neng)(neng)引起(qi)(qi)宇宙(zhou)線起(qi)(qi)源(yuan)研究的(de)(de)(de)范式轉移。而拉索的(de)(de)(de)發(fa)(fa)現之旅還(huan)遠未(wei)結(jie)束(shu)，我(wo)們(men)(men)(men)期待拉索進一(yi)步(bu)的(de)(de)(de)觀測帶來(lai)(lai)更多驚喜。

　　《日(ri)報》（2024年02月29日(ri)?16版）