“天关”携“拉索”见证宇宙线传播新模式

与高海拔宇宙线观测站“拉索”(LHAASO)的联合观测，在一颗距离地球约4600光年的脉冲星周围发现一条此前未被完整看到的超长X射线尾迹。该尾迹延伸约42光年，并与“拉索”探测到的超高能伽马射线辐射沿同一方向延伸，空间上高度吻合。相关成果于近日发表。

高能宇宙线的起源、加速和传播被称为天体物理“百年谜题”。此次研究中，“天关”和“拉索”两个项目的联合合作团队观测的脉冲星PSRJ1740+1000是一颗中年脉冲星。此前国际上已有观测已在其周围发现一条数光年长的X射线尾迹，同时，“拉索”也探测到这颗脉冲星附近存在超高能伽马射线辐射。但由于超高能伽马射线辐射出现在这条“小尾巴”之后，研究人员无法确认二者是不是同一批高能粒子留下的“足迹”。“天关”卫星X射线望远镜具有较大视场和较低本底，适合搜寻暗弱弥漫X射线结构，依托这些优势，通过约7万秒的观测，研究团队发现这条尾迹远比此前看到的更长:它从脉冲星附近一路向西南方向延伸约42光年，覆盖超高能伽马射线辐射区域，是目前已知最长的X射线脉冲星风云尾迹。

联合观测的关键不仅在于X射线和伽马射线位置对应，还在于二者可由同一批高能电子解释。这些电子在脉冲星风云中获得高能量，沿尾迹传播时在磁场中运动并产生同步辐射，其中一部分以X射线形式被“天关”卫星探测到；同时，它们与星际空间低能光子相互作用，将低能光子提升到极高能量，产生“拉索”探测到的超高能伽马射线。两种辐射的空间位置和能谱相互对应，为超长尾迹由高能粒子延伸传播形成提供了有力证据。

通常情况下，高能粒子进入星际空间后会受到磁场扰动，并逐渐向各个方向扩散。但此次观测显示，在长达42光年的尺度上，高能粒子仍保持明显传播方向。研究人员提出两种可能解释:一是星际磁场较有序，高能粒子沿磁场方向传播，垂直方向运动受抑制，如同一条狭长的磁轨道；二是脉冲星风云尾部存在持续向外运动的物质流，将高能粒子携带到远处，类似高压水枪。目前尚不能确定哪种机制占主导，但两种解释都表明，高能粒子离开脉冲星风云后，可能在相当长的距离内保留传播方向。

该成果为理解银河系超高能伽马射线源提供了新视角。研究人员认为，现在看到的辐射位置可能只是粒子长途旅行后的“终点站”，而非“出生地”。

《光明日报》

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