【環(huán)球時(shí)報(bào)-環(huán)球網(wǎng) 報(bào)道 記者 樊巍】一顆質(zhì)量是太陽(yáng)20余倍的“超級(jí)太陽(yáng)”恒星，在約20億年前其核聚變?nèi)剂先紵M，在坍縮的瞬間引發(fā)了巨大的爆炸火球，產(chǎn)生了一個(gè)持續(xù)幾百秒的巨大“宇宙煙花”伽馬射線暴（以下簡(jiǎn)稱(chēng)伽馬暴）?；鹎蚺c星際物質(zhì)碰撞產(chǎn)生的大量萬(wàn)億電子伏特高能伽馬光子穿過(guò)茫茫宇宙，徑直飛向地球，最終于2022年10月9日晚上21時(shí)20分50秒剛好抵達(dá)中國(guó)高海拔宇宙線觀測(cè)站“拉索”（LHAASO）的視場(chǎng)范圍，在這場(chǎng)萬(wàn)年難遇的天文現(xiàn)象中，約6萬(wàn)多個(gè)伽馬光子被“拉索”收集到。經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的分析，科學(xué)家們終于揭開(kāi)了這場(chǎng)爆炸事件的神秘面紗。相關(guān)觀測(cè)研究成果于2023年6月9日在線發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)科學(xué)雜志《科學(xué)》（Science）。參與該項(xiàng)研究的中國(guó)科學(xué)家近日在接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者采訪時(shí)表示，此次觀測(cè)研究成果將是一次“教科書(shū)級(jí)別”的成果，有望產(chǎn)生許多“顛覆性”的發(fā)現(xiàn)。
“真的非常幸運(yùn)”
伽馬暴是天體物理學(xué)界公認(rèn)的宇宙中最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象，其幾秒鐘輻射的能量相當(dāng)于太陽(yáng)100億年輻射能量的總和。而經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的研究，人們認(rèn)識(shí)到伽馬暴產(chǎn)生于特別極端的物理環(huán)境，比如極高的磁場(chǎng)、極強(qiáng)的引力，極快的速度等等，伽馬暴由此成為天體物理甚至基礎(chǔ)物理領(lǐng)域青睞的極端物理實(shí)驗(yàn)室。人們期望利用伽馬暴研究宇宙的演化歷史、重元素的起源以及相對(duì)論的正確性等重大問(wèn)題，而在這之前必須對(duì)伽馬暴自身的物理起源具備深刻的了解。
“拉索”首席科學(xué)家、中科院高能物理所研究員曹臻近日在接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者采訪時(shí)，用“非常幸運(yùn)”形容此次“拉索”完整記錄大質(zhì)量恒星死亡瞬間萬(wàn)億電子伏特伽馬射線爆發(fā)的全過(guò)程。在曹臻看來(lái)這絕對(duì)是一次概率極小的事件，一場(chǎng)持續(xù)幾百秒的極亮伽瑪暴，在經(jīng)過(guò)20億年的“飛行”來(lái)到地球，“拉索”是世界上唯一一個(gè)正對(duì)伽瑪暴射線源的地面探測(cè)器，因此得以完美地捕捉到了這場(chǎng)天文奇觀。
北京師范大學(xué)天文系高鶴教授介紹稱(chēng)，迄今為止已有上萬(wàn)個(gè)伽馬暴被人類(lèi)捕獲，而每一次對(duì)伽馬暴認(rèn)知的突破幾乎都得益于一些特殊事例的觀測(cè)。在2022年10月9日的夜晚，這個(gè)后來(lái)被命名為GRB221009A的伽瑪暴被探測(cè)到，這也是有記錄以來(lái)最亮的伽馬暴，科學(xué)家推斷如此亮的伽馬暴掃過(guò)地球的概率是萬(wàn)年一次。這一次人類(lèi)是極其幸運(yùn)的，因?yàn)镚RB221009A恰好落在了“拉索”的最佳觀測(cè)范圍內(nèi)?！袄鳌笔状卧赥eV能量處給出了伽馬暴完整的光變曲線與能譜，這一觀測(cè)結(jié)果大大增進(jìn)了人類(lèi)對(duì)伽馬暴輻射機(jī)制以及噴流結(jié)構(gòu)等方面的理解。
論文通訊作者之一，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授戴子高告訴《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者，“拉索”的此次觀測(cè)凸顯了特殊的意義。他將此次伽馬射線暴現(xiàn)象比喻成一個(gè)“胚胎”，“拉索”此次采用的TeV觀測(cè)則完整地發(fā)現(xiàn)這個(gè)“胚胎”是如何從一個(gè)“受精卵”最后成長(zhǎng)為一個(gè)“胎兒”的過(guò)程，“TeV觀測(cè)就相當(dāng)于是一個(gè)’B超‘，去準(zhǔn)確地觀察這個(gè)過(guò)程，這也是我們第一次如此完整的去認(rèn)識(shí)到這樣一個(gè)過(guò)程。”戴子高稱(chēng)。
此次觀測(cè)收獲多項(xiàng)“首次發(fā)現(xiàn)”
目前，“拉索”已經(jīng)從這場(chǎng)伽瑪射線暴中記錄到6萬(wàn)多個(gè)伽馬光子，曹臻表示，這是一個(gè)驚人的數(shù)據(jù)，這體現(xiàn)出此次觀測(cè)到的伽瑪暴的亮度非常可觀。
據(jù)了解，此次觀測(cè)中，“拉索”首次精確測(cè)量高能光子爆發(fā)的完整過(guò)程。曹臻表示，憑借對(duì)上萬(wàn)個(gè)伽馬射線暴的觀測(cè)，科學(xué)家們已經(jīng)建立了近乎完美的理論模型，“拉索”實(shí)現(xiàn)了其它實(shí)驗(yàn)沒(méi)有達(dá)到的高能量波段光變過(guò)程的教科書(shū)式的完整觀測(cè)，對(duì)理論模型的精確檢驗(yàn)提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。鑒于此次爆發(fā)萬(wàn)年不遇的稀缺性，這個(gè)觀測(cè)結(jié)果預(yù)期將在今后幾十甚至上百年內(nèi)將保持最佳。
此外，“拉索”還首次測(cè)量到高能光子流量快速增強(qiáng)的過(guò)程。該論文通訊作者之一、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究員姚志國(guó)表示，相信此次發(fā)表的觀測(cè)結(jié)果將會(huì)引發(fā)科學(xué)界對(duì)伽馬射線暴能量注入、光子吸收、粒子加速等機(jī)制的深入探討。
在此次萬(wàn)年難遇的觀測(cè)中，“拉索”還發(fā)現(xiàn)了此次伽馬射線暴成為歷史最亮的秘密。戴子高認(rèn)為，“正是由于’拉索‘碰巧正對(duì)噴流最明亮的核心，自然也就解釋了為什么這個(gè)伽馬射線暴是有史以來(lái)最亮的，也進(jìn)一步解釋了為什么這樣的事件極其罕見(jiàn)?！?/p>
“運(yùn)氣都是留給有準(zhǔn)備的人”
雖然許多科學(xué)家都用“極其幸運(yùn)”來(lái)形容此次觀測(cè)的罕見(jiàn)程度，但是曹臻同時(shí)指出，運(yùn)氣都是留給有準(zhǔn)備的人。當(dāng)這場(chǎng)20億年前發(fā)生的伽瑪暴來(lái)到地球時(shí)，性能卓越的“拉索”沒(méi)有錯(cuò)過(guò)這次“眷顧”。
位于四川省稻城縣平均海拔4410米的海子山上，占地面積約1.36平方公里的“拉索”，是由5216個(gè)電磁粒子探測(cè)器與1188個(gè)繆子探測(cè)器聯(lián)合構(gòu)成的1平方公里的地面簇射粒子探測(cè)器陣列（KM2A）、3120個(gè)探測(cè)單元構(gòu)成的78000平方米的水切倫科夫探測(cè)器陣列（WCDA）、18臺(tái)望遠(yuǎn)鏡構(gòu)成的廣角切倫科夫望遠(yuǎn)鏡陣列這三種陣列組成?！袄鳌庇?021年7月全部投入運(yùn)行。
“‘拉索’的特殊之處在于，在它之前，人類(lèi)還沒(méi)有如此高靈敏度的地面設(shè)備去開(kāi)展伽馬暴的探測(cè)?！辈苷楸硎荆袄鳌钡膬?yōu)勢(shì)表現(xiàn)在，它首先可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷探測(cè)，其次是完全不受氣候條件影響，再者“拉索”具有大視場(chǎng)的特點(diǎn)，一次可觀測(cè)六分之一天空的范圍，而伽馬射線望遠(yuǎn)鏡一次只能觀測(cè)一個(gè)點(diǎn)，一顆星。上述這些因素加起來(lái)就使得“拉索”成為那個(gè)“幸運(yùn)兒”。
引自環(huán)球時(shí)報(bào)2023.6.9版 原地址：https://hqtime.huanqiu.com/share/article/4DEbHwJd8yW
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