近日，中日合作团队利用我国西藏羊八井ASγ实验阵列，在国际上首次发现距地球2600光年的超新星遗迹SNR G106.3＋2.7发射出超过100TeV（100万亿电子伏特）的伽马射线。这些伽马射线可能是被SNR G106.3＋2.7中的激波加速到PeV（比地球上人造加速器的最高能量高100倍）的宇宙射线与附近的分子云碰撞产生的。SNR G106.3＋2.7因此成为银河系中第一个候选的“拍电子伏特宇宙线加速器”（“PeVatron”），为解开超高能宇宙射线的起源之谜打开了重要窗口。相关观测结果于北京时间3月2日零时在《自然？天文》正式发表。
自1912年发现宇宙射线以来，超高能宇宙线的起源问题至今未解，是一个世纪之谜。将宇宙射线加速到PeV能量的天体源被称为“PeVatron”，并被认为应该存在于银河系中。但是，由于宇宙射线带电荷，它们在传播的过程中会受到银河系磁场的偏转，到达地球时的方向已经不再指向源头了，因此无法通过宇宙线的方向来寻找“PeVatron”。
幸运的是，宇宙射线在其源头被加速后可能与附近的分子云发生碰撞，产生中性π介子，随后π介子衰变产生能量约为母体宇宙射线能量十分之一的伽马射线（这类伽马射线被称为是“强子起源”）。由于伽马射线不带电荷，沿直线传播，因此观测到的伽马射线到达方向就是该天体源方向，借此可以寻找“PeVatron”。
据介绍，判断一个天体源是否是宇宙线“PeVatron”，主要有三条判据：1）该天体源发出的伽马射线能量超过100TeV；2）伽马射线发射区与分子云的位置一致；3）能够排除超高能伽马射线产生于脉冲星及其风云高能电子的可能性，即排除“轻子起源”。
此前，世界上还没有任何一个实验组找到同时满足以上三个条件的天体。美国的VERITAS成像切伦科夫望远镜在TeV能区和美国费米伽马射线空间望远镜在GeV能区都已观测到来自于SNR G106.3＋2.7的伽马射线，但它们对100TeV以上能区的伽马射线观测灵敏度不够。最近美国的HAWC实验在40TeV－100TeV能区观测到伽马射线，但其观测到的100TeV伽马射线辐射区位置精度较低，不足以排除伽马射线的“轻子起源”。
此次，中日合作团队通过有效时间2年的观测，测量到了来自SNR G106.3＋2.7方向的超过100TeV的超高能伽马射线，发现这些伽马射线的空间分布与附近分子云的分布比较接近，而与这个区域内存在的脉冲星及其风云关联较弱。对这些观测结果的一个合理解释是：质子在SNR G106.3＋2.7附近被激波加速到PeV能区，然后与附近的分子云碰撞产生中性π介子，随后π介子衰变产生超高能伽马射线。这样，G106.3＋2.7就成为银河系中的一个“PeVatron”候选体，为解开超高能宇宙线起源的世纪之谜打开了一个宝贵的窗口。
（源自经济日报新闻客户端 2021年3月5日版 原地址：https://proapi.jingjiribao.cn/detail.html?id=328679&user_id=129909&source=wechat_friend）
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