【快评】“悟空”发布首个科学结果

2017年11月30日，《Nature》杂志发表了期待已久的“悟空”暗物质探测卫星的首个科学结果，引起了广泛的关注。“悟空”是以中国科学院紫金山天文台为首研制的科学卫星探测器。它由塑闪阵列、硅径迹探测器、BGO量能器、中子探测器4部分组成，主要探测高能宇宙线粒子的组成和能谱，用以探索暗物质属性、宇宙线起源、和开展伽马射线天文研究。该探测器于2015年12月发射升空，成功在轨运行并采集了大量的高能宇宙线数据。

高能宇宙线电子探测这一研究领域国际竞争十分激烈。“悟空”暗物质探测卫星的科学结果把高能宇宙线电子的空间直接测量能段首次拓展到了4.6兆电子伏特(TeV)。超越了丁肇中领导的阿尔法磁谱仪和美国费米卫星的现有探测范围（它们分别达到了1 TeV 和2 TeV)。虽然极高能的宇宙线电子也可以通过地面大气切伦科夫望远镜来探测，但地面探测的观测精度受到大气层屏蔽效应的制约。这次“悟空”的一个重要探测结果就是以很高的精度证实了2009年HESS地面实验观测到的TeV“拐折”，即电子能谱在TeV附件快速下降的现象。这对高能宇宙线的研究是一个里程碑式的进展。同时，“悟空”也看到1.4 TeV 附近有疑似的新超出背景预期的尖锐信号。如果被证实，将会是一个重大的发现。

“悟空”号发回的电子宇宙射线能谱数据（红色），以及与此前的美国费米卫星（绿色）、阿尔法磁谱仪（蓝色）测量结果的比较。

无论是“拐折”还是疑似的“超出”信号，都可能与邻近暗物质有着密切的关系。暗物质分布并不均匀，可能在自身引力作用下或邻近黑洞的引力吸引下聚集，其湮灭能够产生尖锐的能谱信号。而“悟空”也看到的疑似信号可能与此有关。另外，邻近的高能天体如脉冲星、超新星遗迹等的贡献也不能排除。“悟空”的结果正在引起国际上理论研究的热潮。

作者：周宇峰

来源：科技导报