中國(guó)網(wǎng)/中國(guó)發(fā)展門(mén)戶(hù)網(wǎng)訊 （記者王振紅） 2023年6月9日，高海拔宇宙線觀測(cè)站（LHAASO，中文簡(jiǎn)稱(chēng)“拉索”）對(duì)命名為GRB 221009A的伽馬射線暴（Gamma Ray Burst，GRB）的最新觀測(cè)研究成果在線發(fā)表于《科學(xué)》（Science）雜志，題為“極亮伽馬射線暴221009A窄噴流的萬(wàn)億電子伏特余輝”（A tera-electronvolt afterglow from a narrow jet in an extremely bright gamma-ray burst 221009A）。該論文由LHAASO國(guó)際合作組完成。本篇論文的數(shù)據(jù)分析結(jié)果由中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所給出，理論解釋由南京大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)等提供，通訊作者為王祥玉、姚志國(guó)、戴子高、查敏、黃勇、鄭見(jiàn)合。
藝術(shù)想象：拉索探測(cè)伽馬射線暴GRB 221009A （中國(guó)科學(xué)院制作）
約20億年前，一顆比太陽(yáng)重20多倍的“超級(jí)太陽(yáng)”大質(zhì)量恒星燃燒完其核聚變?nèi)剂?，瞬間坍縮引發(fā)巨大的爆炸火球，發(fā)出了一個(gè)持續(xù)幾百秒的巨大“宇宙煙花”伽馬射線暴。火球與星際物質(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，于2022年10月9日晚上21時(shí)20分50秒抵達(dá)“拉索”的視場(chǎng)范圍，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)爆炸事件的面紗。
“拉索”以超過(guò)250倍標(biāo)準(zhǔn)偏差的高顯著水平觀測(cè)到了伽馬射線暴GRB 221009A的爆發(fā)。
“拉索”首次精確測(cè)量高能光子爆發(fā)的完整過(guò)程
“拉索”收集到的信號(hào)細(xì)節(jié)表明，探測(cè)到的光子來(lái)源于主爆之后的后隨爆炸。伽馬射線暴事件的“主爆”，也稱(chēng)為瞬時(shí)輻射，是初始階段的巨大的爆炸，表現(xiàn)為強(qiáng)烈的低能的伽馬射線輻射。接近于光速的爆炸物與周?chē)h(huán)境氣體碰撞則產(chǎn)生“后隨爆炸”，也稱(chēng)為余輝?！啊鳌状尉_地觀測(cè)了‘后隨爆炸’的完整過(guò)程，記錄了萬(wàn)億電子伏特伽馬射線流量增強(qiáng)和衰減的整個(gè)階段。” LHAASO項(xiàng)目首席科學(xué)家、LHAASO國(guó)際合作組發(fā)言人、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究員曹臻說(shuō)。
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)建立了似乎完美的理論模型，甚至于對(duì)它深信不疑了?！袄鳌睂?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)千年不遇的稀缺性，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。
高海拔宇宙線觀測(cè)站（LHAASO，“拉索”）（中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所供圖）
“拉索”首次測(cè)量到高能光子流量的快速增強(qiáng)過(guò)程
“在后隨爆炸過(guò)程中，‘拉索’首次探測(cè)到光子流量的極速增強(qiáng)。” 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)說(shuō)。不到兩秒的時(shí)間內(nèi)流量增強(qiáng)了100多倍，之后的緩慢增長(zhǎng)行為卻符合后隨爆炸的預(yù)期特征。早期如此快速的增強(qiáng)現(xiàn)象超出了以往理論模型的預(yù)期。究竟存在著什么樣的機(jī)制？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。
高海拔宇宙線觀測(cè)站（LHAASO，“拉索”）（中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所供圖）
“拉索”發(fā)現(xiàn)了此伽馬射線暴歷史最亮的秘密
“拉索”觀測(cè)表明，高能輻射在起爆之后不到10分鐘的某個(gè)時(shí)刻，亮度突然快速減弱了。“這可解釋為爆炸后的拋射物是噴流狀的結(jié)構(gòu)，當(dāng)輻射張角擴(kuò)展到了噴流的邊緣時(shí)造成亮度快速下降?！?論文通訊作者之一，南京大學(xué)教授王祥玉說(shuō)。由于這個(gè)亮度轉(zhuǎn)折發(fā)生時(shí)間極早，由此測(cè)出了噴流的張角也極小，僅0.8度。這是迄今知道的最小張角的噴流，意味著觀測(cè)到的實(shí)際上是一個(gè)典型內(nèi)亮外暗噴流的最明亮的核心。“正是由于觀測(cè)者碰巧正對(duì)噴流最明亮的核心，自然地解釋了為什么這個(gè)伽馬射線暴是歷史上最亮的，也解釋了為什么這樣的事件極其罕見(jiàn)?！?論文通訊作者之一，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授戴子高表示。
高海拔宇宙線觀測(cè)站（LHAASO，“拉索”）（中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所供圖）
“拉索”在最高能段的高統(tǒng)計(jì)量觀測(cè)，將會(huì)揭示更多的謎團(tuán)
在這個(gè)事件持續(xù)的十分鐘內(nèi)，“拉索”記錄到的光子數(shù)超過(guò)了過(guò)去幾年對(duì)“標(biāo)準(zhǔn)燭光”蟹狀星云觀測(cè)積累?！叭舭堰x擇條件降到最低，光子數(shù)可以達(dá)到10萬(wàn)！”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查敏說(shuō)。對(duì)比同能區(qū)其它實(shí)驗(yàn)裝置，甚至是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)來(lái)追蹤伽馬暴的設(shè)備，它們測(cè)到的光子數(shù)目?jī)H在千個(gè)以下的水平，且都只測(cè)到了爆炸過(guò)后60秒以晚的“余輝”?！敖刂廉?dāng)下，本場(chǎng)爆炸事件還有其它的許多新發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家們還在不懈地深耕‘拉索’的數(shù)據(jù)，力圖揭示更多的奧秘，敬請(qǐng)等待‘拉索’的后續(xù)數(shù)據(jù)分析成果?！?曹臻對(duì)LHAASO下一階段成果給出了樂(lè)觀的預(yù)期。
“拉索”測(cè)量得到的伽馬射線暴221009A在5個(gè)時(shí)間段的本征譜與觀測(cè)譜，能量范圍約在2千億到7萬(wàn)億電子伏特之間。
“拉索”觀測(cè)到的3千億到5萬(wàn)億電子伏特能量范圍的GRB221009A余輝輻射的光變過(guò)程與能譜指數(shù)演化，以及函數(shù)擬合?！袄鳌笔状螌?shí)現(xiàn)了伽馬射線暴千億電子伏特以上余輝輻射過(guò)程的完整觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)了余輝輻射過(guò)程的快速增長(zhǎng)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了伽馬射線暴GRB221009A余輝輻射過(guò)程的快速衰減現(xiàn)象。
引自中國(guó)網(wǎng)2023.6.9版 原地址：http://ydyl.china.com.cn/2023-06/09/content_86778336.shtml
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