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我科學家首次精確測量高能光子爆發完整過程

發布時間:2023-06-12 10:08:00來源: 光明網-《光明日報》

  【科技前沿】

  光明日報北京6月9日電(記者齊芳、崔興(xing) 毅)約20億(yi) 年前,一顆比太陽重20多倍的“超級太陽”——大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(ge) 持續幾百秒的巨大“宇宙煙花”——伽馬射線暴。火球與(yu) 星際物質碰撞產(chan) 生的大量萬(wan) 億(yi) 電子伏特高能伽馬光子穿過茫茫宇宙,徑直飛向地球,於(yu) 2022年10月9日21時20分50秒抵達高海拔宇宙線觀測站(LHAASO,中文簡稱“拉索”)的視場範圍,6萬(wan) 多個(ge) 伽馬光子被“拉索”收集到。經過幾個(ge) 月的分析,我國科學家揭開了這場爆炸事件的麵紗。相關(guan) 成果9日在國際學術期刊《科學》在線發表。

  “拉索”收集到的信號細節表明,探測到的光子來源於(yu) 主爆之後的後隨爆炸。伽馬射線暴事件的“主爆”,也稱為(wei) 瞬時輻射,是初始階段的巨大爆炸,表現為(wei) 強烈的低能的伽馬射線輻射。接近於(yu) 光速的爆炸物與(yu) 周圍環境氣體(ti) 碰撞則產(chan) 生“後隨爆炸”,也稱為(wei) 餘(yu) 輝。

  “‘拉索’首次精確地觀測了‘後隨爆炸’的完整過程,記錄了萬(wan) 億(yi) 電子伏特伽馬射線流量增強和衰減的整個(ge) 階段。”LHAASO項目首席科學家、中國科學院高能物理研究所研究員曹臻表示,“拉索”實現了其他實驗沒有達到的高能量波段光變過程的教科書(shu) 式的完整觀測,對理論模型的精確檢驗提供了實驗基礎。

  “在後隨爆炸過程中,‘拉索’還首次探測到光子流量的極速增強。”論文通訊作者之一、中國科學院高能物理研究所研究員姚誌國說。不到兩(liang) 秒的時間內(nei) 流量增強了100多倍,之後的緩慢增長行為(wei) 卻符合後隨爆炸的預期特征。早期如此快速的增強現象超出了以往理論模型的預期。

  “拉索”觀測表明,高能輻射在起爆之後不到10分鍾的某個(ge) 時刻,亮度突然快速減弱了。“這可解釋為(wei) 爆炸後的拋射物是噴流狀的結構,當輻射張角擴展到了噴流的邊緣時造成亮度快速下降。”論文通訊作者之一,南京大學教授王祥玉說。由於(yu) 這個(ge) 亮度轉折發生時間極早,由此測出了噴流的張角也極小,僅(jin) 0.8度。這是迄今知道的最小張角的噴流,意味著觀測到的實際上是一個(ge) 典型內(nei) 亮外暗噴流的最明亮的核心。

  《科學》期刊審稿人評價(jia) ,LHAASO合作組在TeV能區對伽馬射線暴最早餘(yu) 輝進行了非常重要的、突破性的觀測。通過這個(ge) “千年一遇”的事件為(wei) 伽馬射線暴提供了一個(ge) 全新的視角。

(責編:李雅妮)

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