四川自主研制超高能伽马射线望远镜首次成功“首光” 捕捉6500年前宇宙信号

宇宙线从何而来、如何被加速到极高能量,是当代天体物理最前沿的课题。科学界已确认部分高能现象与超新星遗迹、脉冲星风云、活动星系核等有关,但超高能段的源区定位、辐射机制判别和传播过程约束上,仍面临信号稀少、背景复杂、定位困难的难题。要破解该问题,需要更高灵敏度和更强成像能力的观测装置,并与多种探测手段相互验证。 超高能伽马射线进入地球大气后会产生簇射,簇射粒子产生的切伦科夫光极其短暂。要复杂背景中捕捉这些瞬时光信号,望远镜必须具备大口径、快速成像和高海拔稳定运行能力。LACT首台望远镜口径6米,完成安装调试后首次对天观测,在指向蟹状星云的当晚,就从数千例宇宙线簇射记录中识别出多个来自约6500年前的伽马射线信号。这表明装置的指向、触发、成像、数据采集与分析流程已基本可用,工程样机达到了预期的工作状态。 首光成功具有多重意义。首先,它标志着大型科学装置从工程建设向科学产出的转变,为后续阵列化建设提供了可复制的技术路线和运行经验。其次,LACT计划建设32台望远镜组成阵列,与现有高海拔宇宙线观测站协同,形成立体观测网络。地面阵列擅长大视场巡天和能谱测量,切伦科夫望远镜擅长精细成像和方向重建,两者结合可显著提高超高能伽马源的定位精度和成像能力。再次,项目由青年科学家团队主导完成,在反射镜等关键部件上取得突破,研制出性能达到国际先进水平的新型复合材料反射镜,有助于推动高端材料、精密制造和极端环境工程能力的发展。 推动这类前沿装置稳定产出,需要以工程化思维保障科学目标落地。一上要工程样机基础上提升,形成可量产、可维护、可升级的定型方案,降低高海拔环境对设备的影响。另一上要强化数据处理和算法体系建设,通过标准化的数据质量控制和事件重建方法,提高弱信号识别效率,并推动与国内外多波段观测资源的联动。此外还需完善运行保障机制,包括供电、通信、运维、气象监测和人员安全等基础支撑。 LACT项目于2024年9月获批立项,第二台望远镜已在四川天府宇宙线研究中心进行安装和性能测试,随后将启动量产。按计划,2026年将完成4台望远镜的制作与安装并投入运行。随着阵列逐步成形,将为超高能伽马射线源的精确成像、突发高能事件的快速响应和宇宙线加速器候选源的系统普查提供更强观测能力。若能在灵敏度提升、能量覆盖拓展和多信使联合观测等形成持续产出,有望在宇宙线起源和银河系高能天体活动规律等关键问题上取得突破性进展。

从单点突破到系统创新,LACT项目的推进标志着我国在高能天体物理领域正实现从跟跑到并跑的转变。这些仰望星空的科学之眼不仅包含着破解宇宙奥秘的使命,更彰显出中国科研人员勇攀科技前沿的决心。随着观测网络的优化,人类对宇宙的认知必将迎来新的突破。