我国重大科技基础设施“高海拔宇宙线观测站（LHAASO）”是当前世界上最灵敏的超高能伽马射线探测器。虽然LHAASO尚在建设中，但凭借强大的性能，在其以1/2规模阶段运行的11个月期间便一举在银河系内发现了12个超高能伽马射线源，并记录到迄今为止人类从宇宙中探测到的最高能量的光子（能量为1.4拍电子伏，1拍=1千万亿=1015)，开启了伽马射线天文学的新时代。
LHAASO个源与LHAASO<span Liberation Serif;font-size: 12px">探测器的艺术合成图
这项里程碑式的成果于2021年5月17日发表在《自然》期刊上。该研究工作由中国科学院高能物理研究所牵头的LHAASO国际合作组完成。作为LHAASO合作组的重要成员单位之一，南京大学天文与空间科学学院的多名师生参与了这项工作中，其中柳若愚研究员承担了理论分析计算方面的重要任务，共同领导了数据的科学解释，并与中科院高能物理所的曹臻研究员、陈松战研究员，中国科学技术大学的杨睿智教授，与德国马普核物理研究所的Felix Aharonian教授一起担任该论文的共同通讯作者。
宇宙中弥漫着相对论性的带电粒子，人们把这些粒子称为“宇宙线”。然而探测宇宙线的加速源并非易事，最主要的一个问题在于宇宙中无处不在的磁场会使得宇宙线的运动方向发生偏折。当这些宇宙线到达地球时，它们的到达方向已经远远偏离了它们加速源的方向，因此无法回溯它们的起源天体。为了克服这个问题，科学家们想出了通过测量宇宙线在加速源内部或附近的伽马光子来定位加速源的方法。拍电子伏的质子与重子物质的碰撞以及拍电子伏的电子与宇宙微波背景光子的散射都会产生能量在0.1拍电子伏之上的超高能伽马光子。因此探测到超高能伽马射线源便找到了拍电子伏宇宙线的加速源的候选天体。
LHAASO相比于其它伽马射线探测器的优势在于超过一平方公里的大探测面积以及能够把淹没于大量宇宙线背景事件中的伽马光子信号挑选出的缪子探测器。这使得其仅以1/2规模在11个月内便探测到12个超高能伽马射线源。在这12个源中，既有蟹状星云、天鹅座恒星形成区这样的著名天体，也有此前其它探测器从未发现过的新源。这些源大多与脉冲星风云、年轻大质量星团、超新星遗迹等非热天体相关，暗示了是由这些天体内的一些极端物理过程打造出了拍电子伏粒子加速器。另一方面，LHAASO探测到的最高光子能量以及能谱也超出了科学家们对一些天体以往的预期。因而科学家们需要重新审视对这些天体的认识。
LHAASO的能谱延伸到了超高能领域 (100TeV，并且没有看到明显的截断现象，暗示了天体内的最大粒子能量已经接近或超过1<span Liberation Serif;font-size: 12px">拍电子伏。
LHAASO这次的发现很可能只揭开了银河系在非热宇宙中全貌的冰山一角。当完整的LHAASO投入运行数年后，可能会发现银河系遍布拍电子伏粒子加速器，或将改变人类对银河系高能粒子加速源的传统认知。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03498-z
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