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宇宙線是來自太空的高能粒子，其起源與加速機制一直是天體物理學的核心科學謎題。有理論認為，超新星遺跡的激波可將粒子加速至較高能量，但能否達到PeV能區，一直缺乏直接觀測證據。近日，科研人員依托高海拔宇宙線觀測站（LHAASO）高靈敏度伽馬射線探測優勢，在超新星遺跡IC 443區域觀測研究中取得進展。研究發現，該天體加速的質子宇宙線最低能量高于300 TeV，為超新星遺跡作為銀河系“拍電子伏特加速器”提供了直接觀測證據。IC 443是一個距離地球約1500光年的中年超新星遺跡，與周圍稠密分子云的相互作用使其成為研究宇宙線加速的理想實驗室。該加速源的伽馬射線能譜呈現出中性π介子衰變所具有的獨特鼓包結構，被認為是強子宇宙線加速的直接證據。利用LHAASO寬能段、高靈敏度的優勢，研究團隊分析了其在0.5 TeV以上能段的輻射特征。研究發現，IC 443區域存在一個致密的點狀輻射結構，其位置、形態、能譜均與費米衛星在低能段的觀測結果高度吻合，很可能來自宇宙線和致密分子云的相互作用。LHAASO觀測結果表明，該源能譜以冪律形式延伸至30 TeV且不存在任何截斷，這意味著被加速的質子宇宙線能量至少達到300 TeV，且具有95%置信度。該研究首次從觀測角度證實IC 443可將質子加速至亞PeV能區，挑戰了傳統的測試粒子近似下超新星遺跡激波僅能加速至數十TeV的理論預期，暗示激波區域或存在磁場放大、湍流增強等非線性效應。相關研究成果發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、中國科學院等的支持。論文鏈接LHAASO觀測到IC 443顯著性天圖左圖顯示LHAASO測得的伽馬射線能譜；右圖為通過LHAASO觀測得到的質子宇宙線最大加速能量概率分布。