高海拔宇宙線觀測(cè)站（LHAASO，中文簡(jiǎn)稱拉索）國(guó)際合作組首次發(fā)現(xiàn)低光度活動(dòng)星系核（LLAGN）具有甚高能伽馬光子輻射，從而證實(shí)低光度活動(dòng)星系核能夠?qū)⒘Ｗ幽芰刻岣咧辽俚教娮臃兀ㄈf(wàn)億電子伏特）的水平。相關(guān)研究成果以“Discovery of Very High Energy Gamma-Ray Emission from the Low-luminosity AGN NGC 4278 by LHAASO”為題于2024年8月20日在《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》（The Astrophysical Journal Letters）發(fā)表。
活動(dòng)星系核（AGN）通常是由超大質(zhì)量黑洞猛烈吸入周圍物質(zhì)而形成一個(gè)強(qiáng)烈活躍的天體物理系統(tǒng)，黑洞附近的強(qiáng)引力場(chǎng)、強(qiáng)磁場(chǎng)、極端相對(duì)論速度等極端物理環(huán)境下的極端物理過(guò)程，通常產(chǎn)生能量很高的高速運(yùn)動(dòng)的粒子，這些粒子與周圍物質(zhì)碰撞就會(huì)發(fā)出伽馬射線，這就給人們提供了一個(gè)優(yōu)良的探針。通過(guò)測(cè)量伽馬射線對(duì)于了解AGN處發(fā)生的物理過(guò)程具有重要意義，尤其是與超高能宇宙線起源與加速相關(guān)的重大物理問(wèn)題。目前已知89個(gè)活動(dòng)星系核具有發(fā)射太電子伏特伽馬光子的能力，它們均擁有強(qiáng)大的噴流并伴隨著強(qiáng)烈的射電輻射，結(jié)合X-射線、伽馬射線開(kāi)展多波段觀測(cè)研究，對(duì)于揭示活動(dòng)星系核物理、噴流能量輸運(yùn)耗散、粒子加速機(jī)制等都取得了相當(dāng)重要的進(jìn)展。然而，此次拉索發(fā)現(xiàn)的NGC 4278與其他AGN的射電輻射相比，低了至少幾十倍。正是由于拉索的超強(qiáng)靈敏度、全天空的掃描和24小時(shí)不間斷的觀測(cè)能力，才發(fā)現(xiàn)了這個(gè)至關(guān)重要AGN。
研究人員在拉索891天的觀測(cè)數(shù)據(jù)里，以約9σ的顯著性捕捉到NGC 4278的一次爆發(fā)，持續(xù)約一個(gè)月。與其他甚高能活動(dòng)星系核相比，它具有致密的對(duì)稱射電噴流結(jié)構(gòu)和相對(duì)弱的射電輻射，但其甚高能伽馬射線輻射效率顯著高于射電星系，與耀變體相當(dāng)。這一發(fā)現(xiàn)表明低光度活動(dòng)星系核中較弱的致密噴流能夠有效加速粒子并輻射太電子伏特級(jí)的伽馬光子，打開(kāi)了深入研究低光度活動(dòng)星系核的新窗口。
中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所博士后胡世聰、中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)博士生項(xiàng)光漫、高能物理研究所研究員查敏、上海天文臺(tái)研究員陳亮和云南大學(xué)博士生文韜，為該論文的共同通訊作者。
文章鏈接：https://doi.org/10.3847/2041-8213/ad5e6d
圖1 NGC4278（紅星所示，并用紅字標(biāo)出）和其他類型具有甚高能伽馬輻射的AGN之間的比較。圖中橫軸表示的是AGN的甚高能伽馬射線的輻射強(qiáng)度量級(jí)，縱軸表示的是其射電的輻射強(qiáng)度量級(jí)。
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