一場美麗(li) 的“煙花”，蘊藏著關(guan) 於(yu) 宇宙過去、現在和未來的奧秘。

　　伽馬射線暴（伽馬暴）是太空中發射的短時間、高能量的伽馬射線現象，在幾分鍾甚至幾秒鍾內(nei) 釋放的能量相當於(yu) 太陽在萬(wan) 億(yi) 年釋放的能量之和，是目前已知的宇宙中最猛烈的爆發現象。

　　2022年10月9日，中國“極目”空間望遠鏡和“慧眼”衛星探測到人類有史以來最亮的伽馬暴（編號GRB 221009A）。近日，中國科學院高能物理研究所（中科院高能所）與(yu) 全球40餘(yu) 家科研機構聯合發布了對這一伽馬暴的研究成果。

　　伽馬暴亮度“千年一遇”

　　伽馬暴在宇宙中並不罕見。自1967年人類發現首個(ge) 伽馬暴以來，迄今已探測到近萬(wan) 例，目前科學家平均每天能觀測到3次左右。但2022年“捕捉”到的“最亮伽馬暴”，堪稱“千年一遇”。

　　“這是人類迄今為(wei) 止觀測到最大亮度的伽馬暴，將亮度紀錄提升了50倍。”中科院高能所研究員、“極目”空間望遠鏡首席科學家熊少林說，當天全球眾(zhong) 多天文設施都接收到了信號，但由於(yu) 伽馬暴主暴的亮度過高，很多天文設施都被“亮瞎眼”，未能獲得有效數據。隻有進行了特殊創新設計的“極目”空間望遠鏡避免了因極端亮度產(chan) 生的數據飽和丟(diu) 失、信號堆積等問題，成功對主暴進行了完整精確的探測。

　　與(yu) 此同時，中國首台空間X射線天文望遠鏡“慧眼”衛星雖然錯過了主暴，但憑借其配備的強大載荷，成功獲得了伽馬暴前兆輻射和早期餘(yu) 輝的高質量數據。中科院高能所研究員、“慧眼”衛星首席科學家張雙南說，“慧眼”和“極目”的數據合到一起，精確測量了伽馬暴完整爆發過程。

　　專(zhuan) 家介紹，經過研究發現，該次伽馬暴產(chan) 生於(yu) 距離地球24億(yi) 光年的宇宙深處，引起伽馬暴的是一顆極大質量恒星的核心坍縮爆炸。

　　“爆炸地點在人類已探測到的伽馬暴中並不算遙遠，爆發強度很大。根據測得的各向同性等效能量推算，此次噴流強度相當於(yu) 將8個(ge) 太陽的全部質量都轉化成能量，在1分鍾內(nei) 釋放出來。”美國內(nei) 華達大學拉斯維加斯分校教授張冰說。

　　德國圖賓根大學教授安德烈·桑坦傑羅說，這次伽馬暴讓整個(ge) 天文界都非常興(xing) 奮，中國的“極目”空間望遠鏡和“慧眼”衛星相結合，獲得了爆發全過程的光變曲線，不僅(jin) 測到了伽馬暴的總能量，還清楚地測量到其非常窄的光束。

　　挑戰伽馬暴起源模型

　　目前，學術界認為(wei) 伽馬暴產(chan) 生的機製有兩(liang) 種：一種是來源於(yu) 大質量恒星塌縮成黑洞或者中子星時發生了噴流現象，此次“最亮伽馬暴”便因此產(chan) 生；另一種產(chan) 生於(yu) 兩(liang) 顆致密天體(ti) 的繞轉並合，比如兩(liang) 顆中子星相互繞轉，距離越來越近後最終合並在一起形成黑洞，吸積周圍的物質噴出伽馬射線暴。

　　研究發現，“最亮伽馬暴”擁有極窄、極明亮的噴流，並且以非常接近光速的速度產(chan) 生。專(zhuan) 家認為(wei) ，這對30年多來所形成的伽馬暴起源模型提出了挑戰。張雙南說，目前還沒有一個(ge) 模型可以完美解釋這一極端案例，而現有模型必須經受住其檢驗才能成立。

　　“根據觀測結果推測，該伽馬暴的餘(yu) 輝由慢衰減到快衰減的拐折出現得非常早，這意味著產(chan) 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。”熊少林說，極為(wei) 狹窄的噴流可能是伽馬暴極端明亮的原因之一。

　　意大利費拉拉大學教授菲利波·弗朗特拉認為(wei) ，“慧眼”衛星和“極目”空間望遠鏡所獲得的數據為(wei) 研究新生致密星的產(chan) 生和活動提供了嶄新線索。

　　此外，中科院高能所所長、中國科學院院士王貽芳說，中國地麵觀測設施——高海拔宇宙線觀測站（LHAASO）與(yu) “慧眼”衛星、“極目”空間望遠鏡開展了天地聯合觀測，取得了突破性發現，相關(guan) 成果將於(yu) 近期發布。

　　國際合作求解宇宙奧秘

　　中科院前沿科學與(yu) 教育局副局長盧方軍(jun) 說，此次研究成果由全球40餘(yu) 家科研機構聯合發布，參與(yu) “慧眼”和“極目”的相關(guan) 研究人員來自中外30多個(ge) 科研院所。由中科院粒子天體(ti) 物理重點實驗室牽頭的國際合作團隊撰寫(xie) 的論文，投稿到中國創辦的國際頂尖學術期刊《國家科學評論》，共同署名的作者多達178位，來自中國、美國、意大利、德國、法國等30餘(yu) 家研究機構，這充分說明國際合作對於(yu) 科學研究的重要性。

　　王貽芳說，中科院高能所天地一體(ti) 化的多信使觀測能力高速發展，已取得一係列重大觀測成果，有望成為(wei) 國際粒子天體(ti) 物理研究的領先研究機構。未來，該所將繼續支持“慧眼”“極目”等項目科研工作，特別是在天地一體(ti) 化聯合觀測方麵給予更多關(guan) 注，繼續加強在科研國內(nei) 外合作，產(chan) 出更多重大原創性科學成果。

　　“從(cong) 2001年發射的神舟二號起，高能所就牽頭或參與(yu) 伽馬暴相關(guan) 的空間項目，至今已有20多年。”熊少林介紹，未來5到10年，中國還將發射愛因斯坦探針衛星、空間變源監視器、中國空間站高能宇宙輻射探測設施、增強型時變與(yu) 偏振天文台等空間設備，通過更多手段、從(cong) 更多角度探索宇宙深處的奧秘。

　　“目前中國已處於(yu) 世界高能天體(ti) 物理學研究的前沿。”安德烈·桑坦傑羅說，很高興(xing) 與(yu) 中國團隊合作，從(cong) 愛因斯坦探針衛星、中法天文衛星到中國空間站高能宇宙輻射探測設施的一係列項目，都將使中國在高能天體(ti) 物理領域中發揮領導作用。

　　鏈接

　　“慧眼”衛星和“極目”空間望遠鏡

　　“慧眼”衛星和“極目”空間望遠鏡由中科院高能所提出和牽頭研製。“慧眼”衛星由李惕碚、吳枚等人於(yu) 1993年提出項目建議，2011年獲得工程立項。其研製得到了國家國防科技工業(ye) 局民用航天科研經費和中國科學院“空間科學”（一期）戰略性先導科技專(zhuan) 項的共同支持，高能所負責衛星有效載荷、地麵應用係統和科學研究工作，航天科技集團公司五院為(wei) 衛星總體(ti) 單位。自2017年6月15日發射升空以來，“慧眼”衛星已在軌穩定運行超過5年，在黑洞、中子星、快速射電暴等領域取得一係列重要成果。

　　“懷柔一號”極目（GECAM）衛星是中國科學院“空間科學”（二期）戰略性先導科技專(zhuan) 項支持的機遇型空間科學項目，由高能所於(yu) 2016年提出項目建議，2018年獲得工程立項。參與(yu) “最亮伽馬暴”發現的是“極目”係列的第三個(ge) 載荷（編號GECAM-C），其於(yu) 2022年7月27日搭載中國科學院微小衛星創新研究院牽頭研製的空間新技術試驗衛星（SATech-01）發射入軌。“極目”係列衛星采用了一係列創新的探測技術，並開創性地使用北鬥導航係統短報文服務實現星地準實時通訊，已發現一大批伽馬暴、磁星爆發、快速射電暴的高能對應體(ti) 、太陽耀斑以及地球伽馬閃等高能爆發現象。