高海拔宇宙线观测站新成果 测定“标准烛光”超高能段亮度

仙仙

国家重大科技基础设施——高海拔宇宙线观测站日前精确测量了高能天文学“标准烛光”的亮度，覆盖3.5个量级的能量范围，为超高能伽马光源测定了新标准。该研究由中国科学院高能物理研究所牵头的国际合作组完成，结果于北京时间9日由国际知名学术期刊《科学》发表。


在高能天文学界，“标准烛光”通常特指距离地球约6500光年的蟹状星云。蟹状星云是非常明亮且稳定的高能辐射源，并且是为数极少的在射电、红外、光学、紫外、X射线和伽马射线波段都有辐射的天体，因此在多个波段均被作为“标准烛光”，也就是测量其他天体辐射强度的标尺。


公元1054年，我国宋朝的司天监发现并记录了一次超级明亮的超新星爆发，史称“客星”。蟹状星云即在这次爆发后诞生，这是天文学中第一个被认证具有清晰历史观测记录的超新星遗迹。


科研人员利用高海拔宇宙线观测站，测量了蟹状星云辐射的最高能量端能谱，覆盖了从0.0005到1.1拍电子伏（1拍=1千万亿）的宽广范围，不但确认了此范围内其他实验几十年的观测结果，还首次实现了超高能区（0.3拍至1.1拍电子伏）的精确测量，为该能区“标准烛光”设定了亮度标准。


此次研究还记录到能量达1.1拍电子伏的伽马光子，由此确定在大约仅为太阳系1/10大小的星云核心区内，存在能量超强的电子加速器，加速能量达到目前最大的人工加速器产生的电子束能量2万倍左右。这一发现，挑战了高能天体物理学里电子加速的标准模型。


高海拔宇宙线观测站位于四川省稻城县海拔4410米的海子山，预期每年可以记录到1个至2个来自蟹状星云的拍电子伏光子。未来几年，更多关于拍电子伏粒子加速的奥秘有望被揭开。（记者董瑞丰）