近期，国家重大科技基础设施高海拔宇宙线观测站(LHAASO，简称“拉索”)在探索极端宇宙方面取得突破。科研团队首次探测到来自银河系内伽马射线双星LS I +61° 303的超高能(>100 TeV，即100万亿电子伏特)伽马射线信号。这一发现不仅将对该类天体的观测推向更高能段，更对现有的粒子加速理论形成了挑战。相关成果于2026年5月6日在线发表于《物理评论快报》(Phys. Rev. Lett.)，并被选为“编辑推荐”(Editor's Suggestion)。此外，该成果还被美国物理学会(APS)官方科普杂志《物理》(Physics Magazine)选为焦点报道(Synopsis)。本项研究由中国科学院高能物理研究所牵头，上海天文台等单位共同参与完成。
宇宙线是来自外太空的高能粒子，其起源被称为“世纪谜题”。寻找能够将粒子加速到拍电子伏特(PeV，1000万亿电子伏特)级别的极端天体(PeVatron)，是破解宇宙线起源的关键之一。由一颗大质量恒星和一颗致密星(如中子星或恒星级黑洞)组成的“伽马射线双星”，是探究极端物理过程的天然实验室，同时也是潜在的宇宙线加速源。然而，在甚高能段(>0.1 TeV)，已知的双星系统十分有限。LS I +61° 303作为一颗经典的伽马射线双星，此前的观测最高能量仅覆盖至10 TeV左右，更高能段的辐射是否存在一直是个谜。
本研究充分利用了“拉索”的超高灵敏度和宽能段覆盖优势，首次将LS I +61° 303的观测能谱推至200 TeV，认证了其为超高能伽马射线双星。另外，研究团队还发现该系统的辐射流强会随着其约26.5天的轨道周期发生变化，且这种“轨道调制”特征具有明显的能量依赖性。这一现象揭示了双星系统内部复杂的物理过程。在致密星靠近伴星时，尽管周围存在大量可用于碰撞的光子，但强磁场会使高能电子通过同步辐射迅速损失能量。这就意味着，传统的加速模型在如此狭小且强磁场的环境中，很难将电子加速到超高能段。团队探测到的>100 TeV光子强烈暗示，在系统轨道的特定阶段，可能是高能质子(强子)克服了重重阻碍，撞击周围致密的恒星风物质，从而产生了这些超高能伽马射线。
“拉索”的这一发现，不仅为LS I +61° 303这类系统作为潜在的PeVatron提供了关键证据，也为极端物理环境下的粒子加速和辐射模型提供了新的观测约束，同时为未来的多信使天文学研究提供了新方向。
本工作由高能物理研究所何会海研究员、李骢副研究员、博士后项光漫、博士生董旭强、上海天文台周佳能副研究员为共同通讯作者;并得到了国家科技部重点研发计划、国家自然科学基金委及中国科学院的资助。
伽马射线双星LS I +61° 303宽能段能谱测量结果
