約20億年前，一顆比太陽重20多倍的“超級太陽”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21時(shí)20分50秒抵達(dá)高海拔宇宙線觀測站（LHAASO，中文簡稱“拉索”）的視場范圍，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，我國科學(xué)家揭開了這場爆炸事件的面紗。相關(guān)成果2023年6月9日在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》在線發(fā)表。
“拉索”收集到的信號細(xì)節(jié)表明，探測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。
“‘拉索’首次精確地觀測了‘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?！?nbsp;LHAASO項(xiàng)目首席科學(xué)家、中國科學(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)沒有達(dá)到的高能量波段光變過程的教科書式的完整觀測，對理論模型的精確檢驗(yàn)提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
“在后隨爆炸過程中，‘拉索’還首次探測到光子流量的極速增強(qiáng)?！?論文通訊作者之一、中國科學(xué)院高能物理研究所研究員姚志國說。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。
“拉索”觀測表明，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?！斑@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。
《科學(xué)》期刊審稿人評價(jià)，LHAASO合作組在TeV能區(qū)對伽馬射線暴最早余輝進(jìn)行了非常重要的、突破性的觀測。通過這個(gè)“千年一遇”的事件為伽馬射線暴提供了一個(gè)全新的視角。
“本場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?！辈苷檎f。
?。ü饷魅請?bào)全媒體記者齊芳、崔興毅）
引自光明日報(bào)2023.6.9版 原地址：https://mp.weixin.qq.com/s/iVrPK2kW1w7RNOWycgTCbQ
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