北京時(shí)間3月29日凌晨2點(diǎn)，中國科學(xué)院高能物理研究所（簡稱高能所）與全球40余家科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合發(fā)布對迄今最亮伽馬射線暴（簡稱伽馬暴）GRB 221009A的研究成果。
發(fā)布會現(xiàn)場。南都記者王凡 攝
高能所牽頭研制的慧眼衛(wèi)星和極目空間望遠(yuǎn)鏡功地在硬X射線和軟伽馬能段對該伽馬暴的瞬時(shí)輻射和早期余輝進(jìn)行了國際最高精度的測量，不僅發(fā)現(xiàn)其具有迄今觀測到的最大亮度，將伽馬暴的亮度記錄提升了50倍，而且發(fā)現(xiàn)其各向同性能量也打破紀(jì)錄，相當(dāng)于在1分鐘內(nèi)釋放8個(gè)太陽質(zhì)量的全部能量，還揭示其產(chǎn)生了極為狹窄、極端明亮、接近光速運(yùn)動的噴流，對這個(gè)千年一遇的天體爆發(fā)的研究做出了獨(dú)特貢獻(xiàn)。
慧眼衛(wèi)星和極目空間望遠(yuǎn)鏡觀測的迄今最亮伽馬暴示意圖。中科院高能所供圖
中國衛(wèi)星精確探測迄今最亮伽馬暴，亮度記錄提升50倍
2022年10月9日，伽馬暴GRB 221009A暴發(fā)信號抵達(dá)地球，包括高能所牽頭建造的空間和地面觀測設(shè)備在內(nèi)的全球眾多天文設(shè)施均觀測到這個(gè)迄今最亮的伽馬暴，其產(chǎn)生于距離地球24億光年的宇宙深處。該伽馬暴具有極端的亮度和相對較近的距離，成為科學(xué)家口中“千年一遇”的歷史性事件。
據(jù)論文通訊作者、中科院高能所研究員、極目空間望遠(yuǎn)鏡首席科學(xué)家熊少林介紹，伽馬暴是宇宙大爆炸之后最劇烈的爆炸現(xiàn)象，包括兩種類型，一類產(chǎn)生于很大質(zhì)量恒星的核心坍縮爆炸，持續(xù)時(shí)間通常長于2秒，此次發(fā)現(xiàn)的伽馬暴即屬于此類；另一類產(chǎn)生于兩顆極端致密天體（中子星、黑洞等）的合并爆炸，持續(xù)時(shí)間通常短于2秒，并同時(shí)發(fā)出引力波。這兩類天體爆炸均能產(chǎn)生一顆黑洞或中子星等極端致密天體，其通過極強(qiáng)引力吞噬周圍物質(zhì)并以接近光速從兩極噴射物質(zhì)，形成一對相反方向的噴流。噴流內(nèi)部的激波或磁重聯(lián)等過程加速帶電粒子產(chǎn)生伽馬射線輻射，稱為瞬時(shí)輻射。噴流和周圍的星際介質(zhì)相互作用也能產(chǎn)生輻射，稱為余輝。只有噴流恰好對準(zhǔn)地球時(shí)，人類才有機(jī)會探測到這些輻射。
“千年一遇，甚至可以說萬年一遇。上次發(fā)生如此劇烈的伽馬暴的時(shí)候，人類還處于蠻荒時(shí)代?！闭撐耐ㄓ嵶髡?、美國內(nèi)華達(dá)大學(xué)拉斯韋加斯分校教授張冰表示。由于伽馬暴距離地球十分遙遠(yuǎn)，對于它發(fā)出的所有伽馬射線來說，我們探測到的只是滄海一粟。通常我們無法知曉伽馬暴向我們視線之外的方向輻射了多少能量，假設(shè)伽馬暴向各個(gè)方向輻射了幾乎相同數(shù)量的伽馬射線，那么根據(jù)我們探測到的伽馬射線和伽馬暴的距離，可計(jì)算該伽馬暴向各個(gè)方向發(fā)出的所有伽馬射線的總能量，即各向同性能量。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)伽馬暴的各向同性能量也打破紀(jì)錄，相當(dāng)于在1分鐘內(nèi)釋放8個(gè)太陽質(zhì)量的全部能量。
基于極目空間望遠(yuǎn)鏡的精確觀測數(shù)據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)該伽馬暴具有迄今探測到的最高的亮度，并將伽馬暴亮度記錄提升了50倍。
迄今發(fā)現(xiàn)的最亮伽馬射線暴（GRB 221009A）想象圖。中科院高能所供圖
慧眼極目“聯(lián)手”，獲得國際上最好的觀測數(shù)據(jù)
“我們獲得了國際上最好的數(shù)據(jù)。”極目望遠(yuǎn)鏡載荷總師李新喬稱。
這是如何做到的？據(jù)介紹，盡管全球多家天文設(shè)施都對此進(jìn)行了觀測，但由于伽馬射線暴的主爆亮度過高，其他天文設(shè)施被“亮瞎眼”，沒能獲得完整精準(zhǔn)的觀測數(shù)據(jù)。
我國專門為探測伽馬暴建造的極目空間望遠(yuǎn)鏡正好處于能夠記錄極高伽馬射線流強(qiáng)的特殊觀測模式，避免了因極端亮度而容易產(chǎn)生的各種儀器效應(yīng)（包括數(shù)據(jù)飽和丟失、信號堆積、死時(shí)間過大等），成功對該伽馬暴極端明亮的主暴進(jìn)行了完整而精確的探測。
另一邊，我國慧眼衛(wèi)星雖然主爆數(shù)據(jù)也出現(xiàn)飽和丟失的問題，但它配備的高能X射線望遠(yuǎn)鏡憑借其在兆電子伏能區(qū)最大的有效面積，獲得了伽馬暴前兆輻射和早期余輝的高質(zhì)量數(shù)據(jù)。
也就是說，慧眼和極目“聯(lián)手”，精確刻畫了該伽馬暴從前兆輻射到主暴、耀發(fā)以及早期余輝的各個(gè)關(guān)鍵階段的輻射性質(zhì)。
研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)慧眼和極目的聯(lián)合觀測結(jié)果推測，該伽馬暴的余輝由慢衰減到快衰減的拐折出現(xiàn)得非常早，意味著產(chǎn)生伽馬射線的噴流非常狹窄，是人類探測到的最狹窄的伽馬暴噴流之一。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，極為狹窄的噴流可能是該伽馬暴看上去極端明亮的原因之一。因此，本次慧眼和極目的觀測研究對于深入理解這種極端宇宙爆發(fā)現(xiàn)象提供了嶄新視角。
值得指出的是，在對該歷史性伽馬暴的觀測中，高能所牽頭建造的高海拔宇宙線觀測站（LHAASO）與慧眼衛(wèi)星和極目空間望遠(yuǎn)鏡開展了天地聯(lián)合觀測，其中，高海拔宇宙線觀測站利用其大量的甚高能觀測數(shù)據(jù)，做出了多項(xiàng)重要首次發(fā)現(xiàn)，將稍后發(fā)布。
引自南方都市報(bào)2023.3.29版 原地址：https://m.mp.oeeee.com/a/BAAFRD000020230329777617.html?layer=3&share=chat&isndappinstalled=0&wxuid=ogVRcdMFq5d2C1cr0hVA2lI6EadM&wxsalt=8ae976
附件下載：
