暗物質衛星“悟空”號，受訪者供圖

人類往往通過電磁波、宇宙線、中微子和引力波觀察宇宙。而地球時刻在經受來自外太空中高能粒子的轟擊，這些粒子包括各種原子核、正負電子、高能伽馬射線和中微子等，它們統稱為宇宙線。

人類對宇宙線的觀測和研究已經長達一個世紀，但其起源、加速等基本問題依然懸而未決。質子是宇宙線中豐度最高的粒子，占比約90%。

對質子能譜的精確測量，有助于理解宇宙線物理的基本問題。由于巨大的技術挑戰，宇宙線的直接觀測直到2008年才取得突破性成果。

科學家們發現，質子宇宙線在約400GeV（1GeV=10億電子伏特）處存在能譜變硬，即高能粒子數目隨能量的降低速率變緩，這對傳統理論模型帶來了挑戰。從那時起科學家們開始關注數百GeV至數百TeV（1TeV=1萬億電子伏特）能段中質子宇宙線能譜是否存在新的結構。

2015年底發射的我國首顆天文衛星“悟空”號，其核心科學目標之一就是對宇宙線質子以及核素能譜進行精確測量，發現新的能譜結構。

在前兩年半的工作時間中，“悟空”共收集到約2000萬個高能質子數據。基于這些數據，“悟空”號的科學家們獲得了0.04—100 TeV能段的質子宇宙線能譜。

中科院紫金山天文臺研究員袁強表示，在最新的觀測結果中，除了證實前人發現的數百GeV處的能譜變硬結果，“悟空”號還首次發現了質子能譜在約14 TeV出現明顯的能譜變“軟”結構。這里的“軟”指的粒子的數量隨能量的下降速率變快。

“如果質子能譜一直是勻速下降的，科學家就沒有太多的發揮空間。但現在發現能譜中有結構，這蘊含著重要的物理信息。”中科院紫金山天文臺研究員范一中接受科技日報記者采訪時表示，14 TeV處能譜變“軟”的結構很可能是地球附近個別宇宙線源留下的印記。

“一種可能是，在我們太陽系附近，曾經有一顆大質量恒星死亡后產生超新星爆炸，并加速出大量的宇宙射線。還有一種可能是，銀河系中宇宙線源存在不同種類，它們加速出的宇宙線能譜不同，疊加之后的總和就會出現結構。我個人更認可第一種可能。”范一中說。