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黑洞如何把粒子加速到宇宙最高能量？最新研究给出了答案。7月31日，国家重大科技基础设施高海拔宇宙线观测站（LHAASO，“拉索”）首次“看清”黑洞在吞食伴星物质时，像节拍器一样有规律地产生宇宙最高能粒子的过程，并认证首个拍电子伏伽马射线变源。相关研究成果发表于《国家科学评论》。

天鹅座X-3是位于天鹅座的一个双星系统，由一颗黑洞和一颗大质量伴星构成。那里引力极强，黑洞会疯狂吸食伴星吹出的星风。“拉索”探测到该系统辐射的伽马射线能量极高，对应的宇宙线粒子能量至少达30PeV（拍电子伏特），远超当前理论预期，成为迄今已知宇宙中能量最高的粒子加速器。

图源：中国科学院高能物理研究所

“我们就像看到了黑洞进食时打出的‘超级饱嗝’，而且是有规律的。”论文共同通讯作者、中国科学院高能物理研究所副研究员李骢说，规律体现在两个层面：一是“拉索”看到的超高能爆发，与费米伽马射线空间望远镜看到的低能爆发高度同步，低能亮的时候高能也亮，低能暗的时候高能则完全熄灭；二是这个信号会随着4.8小时周期变化，非常有节奏，正好是黑洞和伴星互相绕一圈的时间。

凭借这一“节拍”，来自中国科学院高能物理研究所等单位的科研人员将黑洞加速粒子的区域精确定位在仅约3个太阳半径的尺度内。这是迄今人类对超高能宇宙粒子加速器精度最高的一次定位。

“看清黑洞如何周期性地把粒子加速到如此极端的高能，意味着我们不再只是给宇宙拍静态照片，而是可以拍高清电影了。”李骢表示，这一发现开启了超高能时域天文学的领域，为探索黑洞附近极端的引力、磁场和物质状态开辟了新途径。目前，这项成果已经引起天体物理领域的高度关注，成为国际上各种专业会议上讨论最热烈的话题之一。

来源丨科技日报、封面图由AI生成