“慧眼”“極目”精確探測最亮伽馬射線暴
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光明日報北京3月29日電(記者齊芳)北京時間3月29日凌晨2點,中國科學(xué)院高能物理研究所(以下簡稱“高能所”)與全球40余家科研機構(gòu)聯(lián)合發(fā)布對迄今最亮伽馬射線暴(以下簡稱“伽馬暴”)GRB 221009A的研究成果。
GRB 221009A是很大質(zhì)量恒星核心坍縮爆炸產(chǎn)生的,“誕生地”在距離地球24億光年的宇宙深處。因其極端的亮度和與地球相對較近的距離,讓高能天體物理學(xué)家們將其定義為“千年一遇”的歷史性事件。高能所牽頭研制的“慧眼”衛(wèi)星(Insight-HXMT)和“極目”空間望遠(yuǎn)鏡(GECAM-C)成功地在硬X射線和軟伽馬能段對該伽馬暴的瞬時輻射和早期余輝進(jìn)行了國際最高精度的測量。
伽馬暴是宇宙大爆炸之后最劇烈的爆炸現(xiàn)象,包括兩種類型:一類產(chǎn)生于很大質(zhì)量恒星的核心坍縮爆炸,持續(xù)時間通常長于2秒;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)時間通常短于2秒,并同時發(fā)出引力波。這兩類天體爆炸均能產(chǎn)生一顆黑洞或中子星等極端致密天體,通過極強引力吞噬周圍物質(zhì)并以接近光速從兩極噴射物質(zhì),形成一對相反方向的噴流。噴流內(nèi)部的激波或磁重聯(lián)等過程加速帶電粒子產(chǎn)生伽馬射線輻射,稱為瞬時輻射。噴流和周圍的星際介質(zhì)相互作用也能產(chǎn)生輻射,稱為余輝。只有噴流恰好對準(zhǔn)地球時,人類才有機會探測到這些輻射。
基于極目空間望遠(yuǎn)鏡的精確觀測數(shù)據(jù),科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)GRB 221009A將伽馬暴亮度紀(jì)錄提升了50倍。論文通訊作者之一、高能所研究員熊少林說:“假設(shè)伽馬暴向各個方向輻射了幾乎相同數(shù)量的伽馬射線,那么根據(jù)我們探測到的數(shù)據(jù),可計算該伽馬暴向各個方向發(fā)出的所有伽馬射線的總能量,即各向同性能量,發(fā)現(xiàn)它也打破紀(jì)錄,超過了10的55次方爾格,相當(dāng)于在1分鐘內(nèi)釋放8個太陽質(zhì)量的全部能量!”
而“慧眼”和“極目”的聯(lián)合觀測結(jié)果也為深入理解這種極端宇宙爆發(fā)現(xiàn)象提供了嶄新視角——文章的通訊作者之一、美國內(nèi)華達(dá)大學(xué)拉斯維加斯分校張冰教授說:“可以推測,該伽馬暴的余輝由慢衰減到快衰減的拐折出現(xiàn)得非常早,意味著產(chǎn)生伽馬射線的噴流非常狹窄,是人類探測到的最狹窄的伽馬暴噴流之一?!毖芯繄F隊認(rèn)為,這可能是該伽馬暴看上去極端明亮的原因之一。
這項工作由中國科學(xué)院粒子天體物理重點實驗室牽頭的國際合作團隊完成,成員來自中國、美國、意大利、法國、德國等30余家研究機構(gòu)。高能所相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹,此次除了太空觀測,高能所牽頭建造的高海拔宇宙線觀測站(LHAASO)與“慧眼”衛(wèi)星和“極目”空間望遠(yuǎn)鏡開展了天地聯(lián)合觀測,“高海拔宇宙線觀測站利用其大量的甚高能觀測數(shù)據(jù),做出了多項重要首次發(fā)現(xiàn),將稍后發(fā)布”。
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