伽馬射線暴是宇宙中最劇烈的爆炸現(xiàn)象，它在幾秒鐘內(nèi)釋放的能量，超過(guò)太陽(yáng)一生釋放的能量總和，被稱為宇宙中最強(qiáng)大的事件。這些年，天文學(xué)家一直密切關(guān)注這一天文事件。

3月29日凌晨2點(diǎn)，中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所與全球40余家科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合發(fā)布對(duì)迄今最亮伽馬射線暴GRB 221009A的研究成果。觀測(cè)表明，該伽馬射線暴產(chǎn)生于距離地球24億光年的宇宙深處，其亮度是此前伽馬射線暴亮度紀(jì)錄的50倍。用天文學(xué)家的話說(shuō)，這是千年一遇的天體爆發(fā)事件。

(資料圖)

慧眼衛(wèi)星和極目空間望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)迄今最亮伽馬暴示意圖

慧眼和極目聯(lián)合觀測(cè)

事實(shí)上，伽馬射線暴有兩類：一類產(chǎn)生于很大質(zhì)量恒星的核心坍縮爆炸，持續(xù)時(shí)間一般長(zhǎng)于2秒，此次發(fā)現(xiàn)的伽馬暴就屬于此類;另一類產(chǎn)生于兩顆極端致密天體(中子星、黑洞等)的合并爆炸，持續(xù)時(shí)間通常短于2秒，并同時(shí)發(fā)出引力波。

“這兩類天體爆炸可能產(chǎn)生黑洞、中子星等極端致密天體，致密天體的極強(qiáng)引力可以吞噬周圍的物質(zhì)，并以接近光速?gòu)膬蓸O向外噴射物質(zhì)，形成一對(duì)相反方向的噴流。”中科院高能所研究員熊少林在新聞發(fā)布會(huì)上介紹，噴流內(nèi)部的激波或磁重聯(lián)等過(guò)程加速帶電粒子產(chǎn)生的伽馬射線輻射，被稱為瞬時(shí)輻射;噴流和周圍的星際介質(zhì)相互作用產(chǎn)生的輻射，被稱為余輝。

1967年人類發(fā)現(xiàn)首個(gè)伽馬射線暴以來(lái)，天文學(xué)家已探測(cè)到近萬(wàn)例伽馬射線暴。2022年10月9日，是一個(gè)激動(dòng)人心的日子。這一天，有史以來(lái)最亮的伽馬射線暴GRB 221009A抵達(dá)地球，引發(fā)全球眾多天文設(shè)施的“注意”。

好機(jī)會(huì)不容錯(cuò)過(guò)。高能所牽頭研制的慧眼衛(wèi)星和極目空間望遠(yuǎn)鏡也聯(lián)合對(duì)其進(jìn)行了持續(xù)觀測(cè)。

“非常幸運(yùn)的是，當(dāng)時(shí)極目空間望遠(yuǎn)鏡正好處于能夠記錄極高伽馬射線流強(qiáng)的特殊觀測(cè)模式，它成功對(duì)該伽馬射線暴極端明亮的主暴進(jìn)行了完整而精確的探測(cè)。”熊少林說(shuō)，而慧眼衛(wèi)星配備的高能X射線望遠(yuǎn)鏡也成功探測(cè)到該伽馬射線暴，并獲得了其前兆輻射和早期余輝的高質(zhì)量數(shù)據(jù)。

千年一遇的天體爆發(fā)事件

基于極目空間望遠(yuǎn)鏡的精確觀測(cè)數(shù)據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，該伽馬射線暴具有迄今探測(cè)到的最高的亮度，其亮度是此前伽馬射線暴亮度紀(jì)錄的50倍，并且其產(chǎn)生于距離地球24億光年的宇宙深處，距離地球不算太遠(yuǎn)。

熊少林認(rèn)為，該伽馬射線暴具有極端的亮度和相對(duì)較近的距離，使其成為名副其實(shí)的千年一遇的天體爆發(fā)事件。

由于伽馬射線暴距離地球十分遙遠(yuǎn)，對(duì)于它發(fā)出的所有伽馬射線來(lái)說(shuō)，我們探測(cè)到的只是滄海一粟。

“通常我們無(wú)法知曉伽馬射線暴向我們視線之外的方向輻射了多少能量，假設(shè)伽馬暴向各個(gè)方向輻射了幾乎相同數(shù)量的伽馬射線，那么根據(jù)我們探測(cè)到的伽馬射線和伽馬暴的距離，可計(jì)算該伽馬暴向各個(gè)方向發(fā)出的所有伽馬射線的總能量，即各向同性能量。”熊少林解釋。

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)伽馬射線暴的各向同性能量也打破了紀(jì)錄，相當(dāng)于一萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)一生釋放能量的總和。

更重要的是，慧眼和極目的聯(lián)合觀測(cè)結(jié)果表明，該伽馬射線暴的余輝很快由慢衰減轉(zhuǎn)變?yōu)榭焖p。“這意味著產(chǎn)生伽馬射線的噴流非常狹窄，或許這是人類探測(cè)到的最狹窄的伽馬暴噴流之一。”熊少林說(shuō)。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，極為狹窄的噴流可能是該伽馬射線暴看上去極端明亮的原因之一。

因此，本次慧眼和極目的觀測(cè)研究，為深入理解這種極端宇宙爆發(fā)現(xiàn)象提供了嶄新視角。

(圖片由中科院高能所提供)

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