發布時間：2023-06-09 08:39:07
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中（zhōng）新網（wǎng）北京6月9日電 (記者 孫自法)距離地球約24億光年的宇宙深處，一（yī）顆比太陽重20多倍的“超級太陽”大（dà）質量恒星燃燒完其核聚變燃料，瞬間坍縮引發巨大的爆炸火球，發出了一個持續幾百秒的巨大“宇宙煙花”——伽馬（mǎ）射（shè）線暴(GRB，也簡稱伽馬暴)。
這場“宇宙煙花”火球與星際物質碰（pèng）撞產生的大量萬億電子伏特高能伽馬光子穿（chuān）過茫茫宇宙，徑直飛向地球，於北京時間2022年（nián）10月9日21時20分50秒，抵達中國高海拔宇宙（zhòu）線觀測站（zhàn）(英文縮寫LHAASO，中文（wén）昵稱（chēng）“拉索（suǒ）”)的視場範圍，6萬多個伽（gā）馬光子被“拉索”收集到（dào）。經過數月持續分析研（yán）究（jiū），“拉索”國（guó）際合作組的科學家們終於揭開這場大質量恒星爆炸事件的神秘麵（miàn）紗，在世界上首次製（zhì）作完成“宇宙煙花”完整全過程紀錄片。
由“拉索”國際合（hé）作組完成、創（chuàng）下多項世界紀錄（lù）的這一“宇宙（zhòu）煙花”成果論文，以（yǐ）“極亮伽馬射線暴221009A窄（zhǎi）噴流的萬億（yì）電子（zǐ）伏特餘輝（huī）”為題，北京時間6月9日淩晨在國際著名（míng）學術期（qī）刊《科學》(Science)上線發表。
“拉索”測量得（dé）到的GRB221009A在5個時間段的本征譜與觀測譜，約在2千億到7萬億電子伏特之（zhī）間。 中（zhōng）科院高能所 供圖
首次精確測量高能光子爆（bào）發完整過程（chéng）
“拉索”項目首席科學（xué）家（jiā）、“拉索”國際合作組發言人、中國科學院高能（néng）物理（lǐ）研究所(中科院高能所)研究員曹臻介紹說，“拉索”收集到的信（xìn）號細節表明（míng），探測到的光子來源（yuán）於主爆之後的（de）“後隨爆炸”。伽（gā）馬暴事件的“主爆”，也稱為瞬時輻射，是初始階段的巨大的爆炸，表現（xiàn）為強烈的低能的（de）伽馬射線輻射；接近於光速的爆炸物與周圍環境氣體（tǐ）碰撞則（zé）產生“後隨爆炸”，也稱為餘輝。“‘拉索’首（shǒu）次精確（què）地觀測了‘後隨爆炸’的完整（zhěng）過程，記錄了萬億電子伏特伽馬射（shè）線流量增強和衰減的整個階段”。
憑（píng）借對上萬個伽馬暴的觀測，科學家們已經建立被譽（yù）為完美的、可深信不疑的理論（lùn）模型。“拉索”實現了其他實驗沒有達到的高能量波（bō）段光（guāng）變過（guò）程（chéng）的教科書式（shì）的完整觀測，也為理論模（mó）型（xíng）的精確檢驗提供了實驗基礎。“鑒於此次爆發千年不遇的（de）稀缺（quē）性（xìng），這個觀測結果預期將（jiāng）在今後幾十甚（shèn）至上百年內將保持最佳（jiā）。”曹臻說。
“拉索”觀（guān）測到的3千億到（dào）5萬億電子伏特範圍的GRB221009A餘輝輻射的光變過（guò）程與能譜指數演化等。 中科院高能所 供圖
首次測量（liàng）到高能光子流量（liàng）快速增強過程
“在‘後隨爆（bào）炸’過程中，‘拉索’首次（cì）探測到光（guāng）子流量的極（jí）速增（zēng）強。”論文（wén）通（tōng）訊（xùn）作者之一、中科院高能所研究員姚誌（zhì）國指出，不到（dào）兩秒的時間內流量增強了100多倍，之後的緩慢增長行（háng）為卻（què）符合後（hòu）隨（suí）爆炸的預期特征（zhēng）。
早期如此快速的增強現象超出了（le）以往理論模型的預期（qī），這究竟存在著（zhe）什麽樣的機製？“拉索”此次發表的觀測結果（guǒ），將會引發科學界對伽馬暴能量注入、光子吸收、粒子加速等機製的深入探討。
“拉索”的水切倫科夫探測器陣列（liè）示意圖。 中（zhōng）科院高能所 供圖
發現221009A伽馬暴（bào）曆史最亮秘密
論文通訊作者之一、南京大學教授王祥玉認為，“拉索”觀測表明，高能輻射在起爆之後不到10分鍾的某個時刻，亮度突然快速減弱（ruò）了。“這可解釋為爆炸後的拋射物是噴流狀的結構（gòu），當輻射張角擴展到（dào）了噴（pēn）流的邊緣時造成亮度快速下降”。
由於這個亮度轉折發生時間極早，由此測出了（le）噴流的張角（jiǎo）也極（jí）小，僅0.8度。這是迄今所知最（zuì）小張角的噴流，意味著觀測到的實（shí）際上是一個典（diǎn）型內亮外暗（àn）噴流的最明亮的核心（xīn）。
論文通訊作者之一、中（zhōng）國科學技（jì）術大學教授戴子高表示，“正（zhèng）是由於觀測者碰巧正對噴流最明亮的核心，自然地解釋了為什麽這個伽馬暴是曆史上最亮的，也解釋了為什麽這樣的事件極其罕見”。
高海拔宇宙線觀測站(“拉索”)的構（gòu）成（chéng）與布局示意圖。 中科院高能所 供圖
將（jiāng）為伽馬暴研究提供一個全新（xīn）視角
美（měi）國藝術與科學院院（yuàn）士、伽馬射線暴火球模型奠基（jī）人彼得·梅（méi）斯紮（zhā）羅斯（sī）(Peter Meszaros)教授評價稱，得益於“拉索（suǒ）”巨大的觀測麵（miàn）積和先進的探測器技術，這是首次探（tàn）測到萬億電子伏特(TeV)能區的（de）早期餘輝光變曲線，光變（biàn）曲線顯示出減速特征，還觀測到光變曲線的截斷現象，相關計算結果與其他伽馬射線暴一致。
北京師範大（dà）學天文係高鶴教授指出，GRB221009A是有記錄以（yǐ）來最亮的伽馬射線（xiàn）暴，科學家推斷其被地球探測到的概率是萬年（nián）一次，而這一次極其幸運地恰好落在“拉索”的最佳觀測範圍內。“拉索”不負眾望，首次（cì）在TeV能區給出（chū）伽馬暴（bào）完整的光（guāng）變（biàn）曲線與能譜（pǔ），這一（yī）觀測結果大大增進人類對伽馬暴輻射（shè）機製以及噴流結構等方麵的理解。
《科學》審稿專家表示，“拉索”國際合作組在TeV能區對伽馬射線暴最（zuì）早“餘輝”進行非常（cháng）重要的、突破性的觀測，這是一項非凡的（de）實驗結果，值（zhí）得（dé）迅速發表。通過這個“千年一遇”的事件，將為伽馬暴研究提供一個全新的視角。
航拍大科學裝置“拉索”全景。 中科院高能（néng）所 供圖（tú）
最高能段高統計量觀測將揭開更多謎團
論文通訊作者之一、中科院高能所研究員查敏說，在這個“宇宙煙花”持續的幾百秒內，“拉索”記錄到的光子數超過了過去幾（jǐ）年對（duì）“標準燭光”蟹狀星雲觀測積累。若（ruò）把選擇條件降到最低，光子數可以達到10萬。對比同能（néng）區其他實驗裝置，甚至是專門設計來追蹤伽馬暴的設備，它們測到的光子數目僅在千個以下的水平，且都隻測到大質量恒（héng）星（xīng）爆炸過（guò）後60秒以晚的“餘輝（huī）”。
“截至（zhì）當（dāng）下，本（běn）次大質（zhì）量恒星（xīng）爆炸（zhà）事件引發的‘宇宙煙花’還有其他的許多新發現，科學家們還在不懈（xiè）地深耕‘拉索’的數據，力圖（tú）揭示更多的（de）奧秘，敬請（qǐng）等待‘拉索’的後續數（shù）據分析成（chéng）果。”曹臻對“拉（lā）索”下一階段成果給出（chū）樂觀（guān）預期。
大科學裝置“拉索”的（de）探測器陣列。 中新社記者 孫自法 攝
中國天（tiān）地聯合觀測和數據（jù）分析全麵展開
中科院（yuàn）高能所（suǒ）“拉索”項目（mù）團隊科普介紹說，伽（gā）馬暴是宇宙大爆炸之後最劇烈的天（tiān）體爆炸現象（xiàng），指來自天空中某一方向的伽馬射線突然增（zēng）強的閃爍現象。伽馬暴短至千分之一秒，長則數小時。短時間的伽馬暴是由兩（liǎng）顆鄰近的致（zhì）密（mì）星體(黑洞或中（zhōng）子星)並（bìng）合產生，而長時間的伽馬暴是（shì）由巨（jù）大恒星(超級（jí）恒（héng）星)在燃料耗盡時（shí）塌縮爆（bào）炸產生。
大科學裝置“拉索”的（de）探測器陣列。 中新社（shè）記者 孫自法 攝
北京時間2022年10月9日21時16分59.59秒，費米衛星(Fermi)收到預警首（shǒu）先探測到一個異常明亮的伽馬暴（bào），根據（jù）國際慣例命名為GRB221009A，後續國際上幾（jǐ）十個空間和地麵探測器都對此伽馬暴進行觀測。該伽馬暴為長暴，其亮度比以往（wǎng）最亮伽馬暴（bào）還要高幾十倍以上，過高的光子流量使得多個國際實驗的探測器發生飽和而“爆表”。
中國“拉索”、“高能爆發探索者”衛星(HEBS)和“慧眼”衛星(Insight-HXMT)同時（shí）探測到GRB221009A這個伽馬暴，並實現跨越11個量級的寬能（néng）量範圍天地協同觀測（cè）。此（cǐ）前，中國衛星探測該伽馬暴的預印（yìn）本成果已經發布（bù）。中（zhōng）科院高能所透露，中國後（hòu）續（xù）的天地聯合數（shù）據分析已經（jīng）全麵展（zhǎn）開，更多觀測研究成果也將陸續發（fā）表。(完)
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