近日，高海拔宇宙线观测站（LHAASO）国际合作组利用其高灵敏度伽马射线探测能力，在超新星遗迹IC 443区域（图1）观测研究中取得重要突破，发现该源加速的质子宇宙线最大能量高于300 TeV，为超新星遗迹作为银河系“拍电子伏特加速器”（PeVatron）提供了直接的观测证据。相关研究成果于2026年4月23日以《Evidence of cosmic-ray acceleration up to sub-PeV energies in the supernova remnant IC 443》为题发表在《Physical Review Letters》（《物理评论快报》），入选“编辑推荐”，并被美国物理学会Physics Magazine撰文报道https://physics.aps.org/articles/v19/s49。

图1: 超新星遗迹IC443的红外成像

宇宙线是来自太空的高能粒子，其起源与加速机制一直是天体物理学的核心谜题。理论认为，超新星遗迹的激波可以将粒子加速至很高能量，但能否达到PeV能区，长期以来存在争议且缺乏直接观测证据。IC 443是一个距离地球约1500光年的中年超新星遗迹，其与周围稠密分子云的相互作用使其成为研究宇宙线加速的理想实验室。该源的伽马射线能谱呈现出中性派介子衰变所具有的独特鼓包结构，被认为是强子宇宙线加速的直接证据。利用LHAASO宽能段、高灵敏度的优势，研究团队仔细分析了其在0.5 TeV以上能段的辐射特征。发现IC 443区域存在一个致密的点状辐射成分，其位置、形态、能谱均和费米卫星在低能段的观测结果高度吻合，很可能来自宇宙线和致密分子云的相互作用（图2左）。LHAASO观测表明该源能谱以幂律形式延伸至30 TeV而不存在任何能谱截断特征（图3左），意味着被加速的质子宇宙线能量至少达到300 TeV（图3右，95%置信度）。这是首次从观测角度证实IC 443可将质子加速至亚PeV能区，挑战了传统的测试粒子近似下超新星遗迹激波仅能加速至数十TeV的理论预期，暗示激波区域可能存在磁场放大、湍流增强等非线性效应。

研究还发现该区域存在一个高斯展宽约0.7度的扩展源（图2右），与费米卫星在低能段发现的扩展源成协，其物理本质尚不完全清楚，可能和该方向另一个超新星遗迹G189.6+3.3有关，也可能来自该区域的一个候选脉冲星风云。

该研究由西南交通大学、中国科学院紫金山天文台和中国科学院高能物理研究所等单位联合完成，通讯作者包括西南交通大学物理科学与技术学院刘四明教授、紫金山天文台郭莹莹博士、曾厚敦副研究员、袁强研究员、张毅研究员、黄晓渊研究员和高能物理研究所陈恩生博士。该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划、江苏省自然科学基金、江苏省卓越博士后计划等项目的资助。

论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/pxn6-qzhz

图2. LHAASO观测到IC 443显著性天图。左图对应于点源，右图对应于扩展源。图中还标出了其他实验观测到的位置和扩展以及银河画卷观测到的分子云分布。

图3. 左图显示LHAASO测得的伽马射线能谱；右图为通过LHAASO观测得到的质子宇宙线能谱截断能量概率分布，表明其在95%置信度下可以把质子加速到300 TeV以上。