近日，我国天关卫星（爱因斯坦探针）与高海拔宇宙线观测站（下文简称“拉索”）开展联合观测，在一颗距地球约4600光年的脉冲星周围发现一条长约42光年的X射线尾迹。这条尾迹与拉索此前探测到的超高能伽马射线辐射沿同一方向延伸，在空间上高度吻合，为研究宇宙高能粒子的传播提供了新的观测证据。

高能宇宙线的起源、加速和传播，被称为天体物理中的“百年谜题”。简单来说，宇宙线是高速运动的高能粒子，而X射线和伽马射线则是这些高能粒子在加速、传播过程中产生的不同能量的电磁辐射，科学家可以借助它们追踪高能粒子的“行踪”。近年来，拉索发现了一批超高能伽马射线源，但其中一些源附近并没有明显天体可作为“源头”，这令科学家困惑。一种可能是，高能粒子离开加速源后已传播很远，直到远离源头的位置才产生人们能够探测到的伽马射线。

此次研究对象PSR J1740+1000是一颗中年脉冲星。此前，XMM-Newton卫星已经在其周围发现了一条数光年长的X射线尾迹，后来拉索探测到的超高能伽马射线辐射位于尾迹延伸方向上。而这次，天关卫星通过约7万秒观测发现，这条尾迹远比此前看到的更长。

天关卫星的风行天X射线望远镜具有较大视场和较低本底，适合寻找暗弱、弥漫的X射线结构。新发现的尾迹从脉冲星附近向西南方向延伸，最长约32角分，相当于月亮的角直径；按4600光年的距离计算，实际长度约42光年。研究表明，这是目前已知最长的X射线脉冲星风云尾迹。

此次联合观测还发现，X射线和伽马射线不仅位置能够对应，辐射性质也可以由同一批高能电子解释。研究团队由此判断，高能粒子离开脉冲星风云后，并没有立即向各个方向均匀扩散，而是能够沿一定方向传播数十光年。

高能粒子为何能“走”这么远？研究人员提出两种可能：一是星际磁场具有较强有序性，高能粒子会沿磁场方向的“磁轨道”传播；二是脉冲星风云（脉冲星释放出的高速粒子形成的辐射结构）尾部存在持续向外运动的物质流，将高能粒子带向远处，就像高压水枪。目前，究竟哪一种机制占主导还不能确定。

这一结果也为寻找部分“无主”的超高能伽马射线源提供了新视角：人们看到的辐射位置，可能只是粒子长途旅行中的“足迹”，而非“出生地”。同期评述文章认为，超高能伽马射线源与候选天体之间的空间偏移，可能恰恰记录了粒子离开加速天体后的传播路径。

中国科学院高能物理所相关负责人表示，此次天关与拉索的联合观测，将X射线和超高能伽马射线两种不同波段的观测连接起来，让科学家能够沿着一条长达42光年的尾迹，追踪高能粒子从脉冲星附近一路传播到远方的过程。“这不仅展示了空间和地面高能观测设备协同工作的独特优势，也为研究极端天体产生的高能粒子如何逃离源头、如何在银河系中传播提供了新的观测窗口。”

据悉，该成果已发表在《中国科学：物理学 力学 天文学》（英文版）上，通讯作者为中国科学院高能物理研究所与南京大学联合团队。