2023年6月9日，全球頂級(jí)期刊《科學(xué)》雜志在線發(fā)表了一篇名為《極亮伽馬射線暴221009A窄噴流的萬(wàn)億電子伏特余輝》的文章。該文章是高海拔宇宙線觀測(cè)站（LHAASO，中文簡(jiǎn)稱“拉索”），對(duì)命名為GRB 221009A的伽馬射線暴的最新觀測(cè)研究成果。
《科學(xué)》雜志發(fā)布拉索取得的重大成果
去年10月9日，宇宙深處傳來(lái)的、史上最亮的伽馬射線暴（GRB 221009A），不偏不倚地被“拉索”捕捉到。“拉索”成為全球唯一一個(gè)探測(cè)到這場(chǎng)伽馬射線暴的地面探測(cè)器。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。
一場(chǎng)跨越二十億年的死亡
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。
2022年10月9日北京時(shí)間21時(shí)16分59.59秒，費(fèi)米衛(wèi)星首先探測(cè)到一個(gè)異常明亮的伽馬射線暴，根據(jù)國(guó)際慣例命名為GRB221009A，后續(xù)幾十個(gè)空間和地面探測(cè)器都對(duì)此暴發(fā)進(jìn)行了觀測(cè)。
大約4分鐘之后，這個(gè)伽馬射線暴抵達(dá)了“拉索”的視場(chǎng)范圍，6萬(wàn)多個(gè)伽馬光子被“拉索”收集到。
拉索探測(cè)伽馬射線爆示意圖
伽馬射線暴是宇宙大爆炸之后最劇烈的天體爆炸現(xiàn)象，是指來(lái)自天空中某一方向的伽馬射線突然增強(qiáng)的閃爍現(xiàn)象。伽馬暴短至千分之一秒，長(zhǎng)則數(shù)小時(shí)?！袄鳌庇^測(cè)到的是GRB221009A是一個(gè)長(zhǎng)暴，其亮度比以往最亮伽馬暴還要高幾十倍以上。
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表示：“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。
值得一提的是，我國(guó)高海拔宇宙線觀測(cè)站（LHAASO）、高能爆發(fā)探索者（HEBS）衛(wèi)星和慧眼（Insight-HXMT）衛(wèi)星同時(shí)探測(cè)到了這個(gè)伽馬暴，實(shí)現(xiàn)了跨越11個(gè)量級(jí)的寬能量范圍天地協(xié)同觀測(cè)。
一份等待了8個(gè)月的成果
“在過(guò)去的幾個(gè)月時(shí)間里，很多國(guó)際上的同行都在翹首以盼我們的成果?！辈苷檫@樣說(shuō)。
由于“拉索”記錄到的是歷史上最亮的一次伽馬射線暴，所以很多研究者都很好奇，究竟它能夠?yàn)檠芯空邘?lái)哪些新的認(rèn)知？根據(jù)此次公布的成果可以看到，拉索的發(fā)現(xiàn)有多個(gè)首次：首次精確測(cè)量高能光子爆發(fā)的完整過(guò)程，首次測(cè)量到高能光子流量的快速增強(qiáng)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)了此伽馬射線暴歷史最亮的秘密。
“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(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” 曹臻解釋說(shuō)。
不僅如此，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。
一篇288人署名的論文
這篇《科學(xué)》文章的發(fā)表，背后凝結(jié)著288名作者的集體心血。據(jù)介紹，這篇文章是由“拉索”國(guó)際合作組的所有科學(xué)家進(jìn)行聯(lián)合署名的，另外還特邀了美國(guó)內(nèi)華達(dá)大學(xué)拉斯維加斯分校教授張冰參與合作。
“‘拉索’國(guó)際合作組發(fā)表論文時(shí)，每一個(gè)成員都需要簽名確認(rèn)?！辈苷楸硎?，“這是合作組一開(kāi)始就商定好的?！?/p>
目前，已有32個(gè)國(guó)內(nèi)外天體物理研究機(jī)構(gòu)成為L(zhǎng)HAASO的國(guó)際合作組成員單位，合作組的成員利用“拉索”觀測(cè)數(shù)據(jù)開(kāi)展粒子天體物理研究，同時(shí)進(jìn)行宇宙學(xué)、天文學(xué)、粒子物理學(xué)等眾多領(lǐng)域基礎(chǔ)研究。
中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所曹臻研究員是LHAASO項(xiàng)目的首席科學(xué)家、LHAASO國(guó)際合作組發(fā)言人，組織與主持LHAASO的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)與各項(xiàng)科學(xué)研究工作。國(guó)際發(fā)布伽馬暴GRB 221009A預(yù)警后，曹臻迅速組織多個(gè)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了數(shù)據(jù)分析與理論解釋工作，包括本篇論文主要作者組成的團(tuán)隊(duì)。
引自封面新聞2023.6.9版 原地址：https://m.thecover.cn/news_details.html?from=androidapp&eid=JiwT2nno6RGH90qSdq8Jkw==&channelId=0&userId=NjE3MDc=j
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