探索宇宙奧秘 · 理性思考

這究竟是個什么東西，能讓科學(xué)家四年都找不到它的蹤跡？

讓我們先搞清楚科學(xué)家在找什么。

所謂LHAASO J2108+5157，是一個被“拉索”在2021年發(fā)現(xiàn)的伽馬射線源。它能發(fā)出能量超過100萬億電子伏特（100 TeV）的超高能伽馬光子。這種能量有多高？是大型強(qiáng)子對撞機(jī)能量的幾十倍。

按理說，能產(chǎn)生這種極端能量的天體，應(yīng)該是個“狠角色”。超新星遺跡、脈沖星風(fēng)云，或者是黑洞驅(qū)動的微類星體，這些都是“嫌疑犯”。它們通常會留下痕跡：要么有被沖擊波加熱的氣體，要么有延伸的星云狀結(jié)構(gòu)，要么在光學(xué)、紅外、射電波段有明顯的對應(yīng)天體。

但LHAASO J2108+5157偏偏是個例外。

然而近紅外觀測直接否定了這個可能性——它不是銀河系內(nèi)的微類星體，也不是近鄰射電星系。研究團(tuán)隊(duì)推斷，這很可能是一個完全不相關(guān)的背景射電星系，只是恰好出現(xiàn)在同一個方向上。

這個讓西班牙同行絞盡腦汁的源頭，正是我國“拉索”的“杰作”。

2021年，“拉索”一口氣發(fā)現(xiàn)了12個“拍電子伏”超高能伽馬射線源，直接打破了傳統(tǒng)的“拍電子伏截?cái)唷崩碚?。以前科學(xué)家認(rèn)為銀河系內(nèi)天體加速粒子的能量極限就在1拍電子伏以下，但“拉索”發(fā)現(xiàn)，天鵝座、蟹狀星云等天體輕松越過了這個門檻。

這意味著什么？意味著銀河系里存在著天然的“拍電子伏粒子加速器”，效率遠(yuǎn)超人類建造的任何對撞機(jī)。

更令人驚嘆的是2022年10月9日，“拉索”捕捉到了史上最亮的伽馬射線暴GRB 221009A，記錄下能量高達(dá)10 TeV以上的光子。這些光子攜帶了大質(zhì)量恒星坍縮成黑洞瞬間的極端物理信息。

2025年11月，“拉索”團(tuán)隊(duì)又發(fā)布重磅成果：發(fā)現(xiàn)黑洞吸積驅(qū)動的微類星體是銀河系中強(qiáng)大的粒子加速器，能將質(zhì)子加速至拍電子伏特能段；宇宙線質(zhì)子能譜“膝”區(qū)顯現(xiàn)出超出預(yù)期的高能組分，黑洞正是最可能的候選源天體。

“拉索”的產(chǎn)出速度，被科學(xué)家形容為堪比當(dāng)年的日本神岡探測器。

LHAASO J2108+5157的特殊之處在于，它是“拉索”巡天中唯一一個在長波段沒有明確對應(yīng)體的源。

西班牙團(tuán)隊(duì)的觀測其實(shí)早有準(zhǔn)備，但有個尷尬的細(xì)節(jié)：他們的觀測計(jì)劃原本覆蓋整個源區(qū)，但最后只覆蓋了更新后的位置和范圍的一部分。也就是說，觀測本身就存在盲區(qū)。

更重要的是，超高能伽馬射線的定位精度，天然就比光學(xué)、紅外、射電差。這就好比有人在漆黑的夜里扔了個煙花，你知道大概方向，但要找到放煙花的人，還需要更多信息。

研究團(tuán)隊(duì)動用了VERITAS和LST-1原型望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行后續(xù)觀測，同樣沒有明確結(jié)果。西班牙團(tuán)隊(duì)這次用近紅外波段尋找，依然撲空。

這說明什么？要么這個源本身就是“隱身的”，要么它比我們想象的更遠(yuǎn)、更暗，超出了當(dāng)前望遠(yuǎn)鏡的探測極限。

大型超高能伽馬源立體跟蹤裝置（LACT）首臺望遠(yuǎn)鏡完成“首光”。這臺口徑6米的成像大氣切倫科夫望遠(yuǎn)鏡，對準(zhǔn)蟹狀星云方向，成功捕獲到多個源自約6500年前的宇宙線信號。

LACT項(xiàng)目2024年9月獲批立項(xiàng)，計(jì)劃建設(shè)32臺成像大氣切倫科夫望遠(yuǎn)鏡陣列，與現(xiàn)有的“拉索”探測器構(gòu)成立體觀測網(wǎng)絡(luò)。

為什么要加這個？

“拉索”的優(yōu)勢是視場大、全天候，但角分辨率有局限。LACT就像一臺超高速相機(jī)，能以數(shù)十納秒級速度捕捉宇宙線在大氣中引發(fā)的切倫科夫光，給整個粒子簇射拍完整圖像。

更關(guān)鍵的是，多臺望遠(yuǎn)鏡從不同角度拍攝立體圖像，能大幅提升對超高能伽馬射線源的定位精度和成像能力。未來，像LHAASO J2108+5157這樣的“隱身”源，在LACT的“慧眼”下，或許就無處遁形了。

第二臺望遠(yuǎn)鏡已在成都的天府宇宙線研究中心安裝測試，2026年預(yù)計(jì)完成4臺。整個陣列2028年底建成后，將成為全球靈敏度和空間分辨率綜合能力最強(qiáng)的超高能伽馬源立體跟蹤觀測裝置。

值得注意的是，從設(shè)計(jì)、研制到高海拔現(xiàn)場的安裝調(diào)試，全部由我國青年科學(xué)家團(tuán)隊(duì)自主完成。反射鏡等關(guān)鍵部件經(jīng)過上百次試驗(yàn)，在國內(nèi)首次成功研制出新型復(fù)合材料反射鏡，性能達(dá)到國際先進(jìn)水平。

回到LHAASO J2108+5157。

西班牙團(tuán)隊(duì)的觀測雖然沒有找到對應(yīng)體，但排除了一個看似合理的候選者——那個射電雙極源。這本身就是科學(xué)進(jìn)展。

接下來，LACT的上線給了我們希望。用更高精度的立體成像去審視這片天區(qū)，或許就能逮住這個躲了四年的“幽靈”。

正如“拉索”首席科學(xué)家曹臻所說，這是一臺用于拍攝宇宙的高清“相機(jī)”的首次亮相。當(dāng)32只“眼睛”同時(shí)睜開，那個隱身的源頭，還能藏多久？