中國(guó)日?qǐng)?bào)北京6月9日電（記者 蔣成龍）2023年6月9日，高海拔宇宙線觀測(cè)站（LHAASO，中文簡(jiǎn)稱“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。
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?；鹎蚺c星際物質(zhì)碰撞產(chǎn)生的大量萬億電子伏特高能伽馬光子穿過茫茫宇宙，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，6萬多個(gè)伽馬光子被“拉索”收集到。經(jīng)過幾個(gè)月的分析，科學(xué)家們終于揭開了這場(chǎng)爆炸事件的面紗。
“拉索”首次精確測(cè)量高能光子爆發(fā)的完整過程
“拉索”收集到的信號(hào)細(xì)節(jié)表明，探測(cè)到的光子來源于主爆之后的后隨爆炸。伽馬射線暴事件的“主爆”，也稱為瞬時(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圍環(huán)境氣體碰撞則產(chǎn)生“后隨爆炸”，也稱為余輝?！啊鳌状尉_地觀測(cè)了‘后隨爆炸’的完整過程，記錄了萬億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。
憑借對(duì)上萬個(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)沒有達(dá)到的高能量波段光變過程的教科書式的完整觀測(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。
“拉索”首次測(cè)量到高能光子流量的快速增強(qiáng)過程
“在后隨爆炸過程中，‘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。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。
“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。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。” 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。
“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)超過了過去幾年對(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！”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。對(duì)比同能區(qū)其它實(shí)驗(yàn)裝置，甚至是專門設(shè)計(jì)來追蹤伽馬暴的設(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觀的預(yù)期。
引自中國(guó)日?qǐng)?bào)網(wǎng)2023.6.9版 原地址：https://cn.chinadaily.com.cn/a/202306/09/WS64828d7ea310dbde06d229ac.html
附件下載：
