星空有約丨“拉索”完整記錄迄今最亮伽馬暴高能輻射全過程

(資料圖片)

高海拔宇宙線觀測站“拉索”俯拍圖。（中科院高能物理所供圖）

我國高海拔宇宙線觀測站“拉索”完整記錄了迄今最亮伽馬暴GRB 221009A的萬億電子伏特伽馬射線爆發(fā)全過程，“拉索”國際合作組在此基礎(chǔ)上取得一系列觀測研究成果，刷新了對(duì)伽馬暴的認(rèn)知。相關(guān)成果6月9日在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》在線發(fā)表。

伽馬暴是宇宙大爆炸之后最劇烈的爆炸現(xiàn)象。約20億年前，一顆比太陽重20多倍的大質(zhì)量恒星燃燒完其核聚變?nèi)剂希查g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”，這就是GRB 221009A。2022年10月9日，全球眾多天文設(shè)施均觀測到它，其中“拉索”收集到6萬多個(gè)伽馬光子。

據(jù)介紹，伽馬暴事件初始階段的巨大爆炸被稱為“主爆”，表現(xiàn)為強(qiáng)烈的低能伽馬射線輻射。“主爆”產(chǎn)生的接近光速的爆炸物與周圍環(huán)境氣體碰撞則產(chǎn)生“后隨爆炸”，這一階段產(chǎn)生高能伽馬射線。

“‘拉索’首次精確觀測了‘后隨爆炸’高能輻射的完整過程，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。”“拉索”項(xiàng)目首席科學(xué)家、中科院高能物理所研究員曹臻說，由于此次爆發(fā)“千年不遇”的稀缺性，這個(gè)觀測結(jié)果預(yù)期將在今后很長時(shí)間內(nèi)保持最佳。

“拉索”以超過250倍標(biāo)準(zhǔn)偏差的高顯著水平觀測到伽馬暴GRB 221009A的爆發(fā)。（中科院高能物理所供圖）

“拉索”發(fā)現(xiàn)了GRB 221009A歷史最亮的秘密。論文通訊作者之一、南京大學(xué)教授王祥玉介紹，“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，由此測出了噴流的張角極小，僅0.8度，意味著此次觀測到的是一個(gè)典型內(nèi)亮外暗噴流的最明亮的核心。

“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、中科院高能物理所研究員姚志國說，這一觀測結(jié)果將會(huì)引發(fā)科學(xué)界對(duì)伽馬暴能量注入、光子吸收、粒子加速等機(jī)制的深入探討。

“未來，團(tuán)隊(duì)還將不懈深耕‘拉索’的數(shù)據(jù)。”曹臻說，鑒于“拉索”在最高能段的高統(tǒng)計(jì)量觀測，有關(guān)伽馬暴的更多謎團(tuán)有望被揭開。

關(guān)鍵詞：