“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日淩晨2點,中國科學院高能物理研究所(以下簡稱“高能所”)與(yu) 全球40餘(yu) 家科研機構聯合發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是很大質量恒星核心坍縮爆炸產(chan) 生的,“誕生地”在距離地球24億(yi) 光年的宇宙深處。因其極端的亮度和與(yu) 地球相對較近的距離,讓高能天體(ti) 物理學家們(men) 將其定義(yi) 為(wei) “千年一遇”的曆史性事件。高能所牽頭研製的“慧眼”衛星(Insight-HXMT)和“極目”空間望遠鏡(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餘(yu) 輝進行了國際最高精度的測量。
伽馬暴是宇宙大爆炸之後最劇烈的爆炸現象,包括兩(liang) 種類型:一類產(chan) 生於(yu) 很大質量恒星的核心坍縮爆炸,持續時間通常長於(yu) 2秒;另一類產(chan) 生於(yu) 兩(liang) 顆極端致密天體(ti) (中子星、黑洞等)的合並爆炸,持續時間通常短於(yu) 2秒,並同時發出引力波。這兩(liang) 類天體(ti) 爆炸均能產(chan) 生一顆黑洞或中子星等極端致密天體(ti) ,通過極強引力吞噬周圍物質並以接近光速從(cong) 兩(liang) 極噴射物質,形成一對相反方向的噴流。噴流內(nei) 部的激波或磁重聯等過程加速帶電粒子產(chan) 生伽馬射線輻射,稱為(wei) 瞬時輻射。噴流和周圍的星際介質相互作用也能產(chan) 生輻射,稱為(wei) 餘(yu) 輝。隻有噴流恰好對準地球時,人類才有機會(hui) 探測到這些輻射。
基於(yu) 極目空間望遠鏡的精確觀測數據,科學家們(men) 發現GRB 221009A將伽馬暴亮度紀錄提升了50倍。論文通訊作者之一、高能所研究員熊少林說:“假設伽馬暴向各個(ge) 方向輻射了幾乎相同數量的伽馬射線,那麽(me) 根據我們(men) 探測到的數據,可計算該伽馬暴向各個(ge) 方向發出的所有伽馬射線的總能量,即各向同性能量,發現它也打破紀錄,超過了10的55次方爾格,相當於(yu) 在1分鍾內(nei) 釋放8個(ge) 太陽質量的全部能量!”
而“慧眼”和“極目”的聯合觀測結果也為(wei) 深入理解這種極端宇宙爆發現象提供了嶄新視角——文章的通訊作者之一、美國內(nei) 華達大學拉斯維加斯分校張冰教授說:“可以推測,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,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。”研究團隊認為(wei) ,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院粒子天體(ti) 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餘(yu) 家研究機構。高能所相關(guan) 負責人介紹,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(yu) “慧眼”衛星和“極目”空間望遠鏡開展了天地聯合觀測,“高海拔宇宙線觀測站利用其大量的甚高能觀測數據,做出了多項重要首次發現,將稍後發布”。
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