伽馬射線暴是宇宙中最劇烈的爆炸現(xiàn)象，它在幾秒鐘內(nèi)釋放的能量，超過太陽(yáng)一生釋放的能量總和，被稱為宇宙中最強(qiáng)大的事件。這些年，天文學(xué)家一直密切關(guān)注這一天文事件。

3月29日凌晨2點(diǎn)，中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所與全球40余家科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合發(fā)布對(duì)迄今最亮伽馬射線暴GRB 221009A的研究成果。觀測(cè)表明，該伽馬射線暴產(chǎn)生于距離地球24億光年的宇宙深處，其亮度是此前伽馬射線暴亮度紀(jì)錄的50倍。用天文學(xué)家的話說，這是千年一遇的天體爆發(fā)事件。

(資料圖)

慧眼衛(wèi)星和極目空間望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)迄今最亮伽馬暴示意圖

慧眼和極目聯(lián)合觀測(cè)

事實(shí)上，伽馬射線暴有兩類：一類產(chǎn)生于很大質(zhì)量恒星的核心坍縮爆炸，持續(xù)時(shí)間一般長(zhǎng)于2秒，此次發(fā)現(xiàn)的伽馬暴就屬于此類;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(shí)間通常短于2秒，并同時(shí)發(fā)出引力波。

“這兩類天體爆炸可能產(chǎn)生黑洞、中子星等極端致密天體，致密天體的極強(qiáng)引力可以吞噬周圍的物質(zhì)，并以接近光速?gòu)膬蓸O向外噴射物質(zhì)，形成一對(duì)相反方向的噴流。”中科院高能所研究員熊少林在新聞發(fā)布會(huì)上介紹，噴流內(nèi)部的激波或磁重聯(lián)等過程加速帶電粒子產(chǎn)生的伽馬射線輻射，被稱為瞬時(shí)輻射;噴流和周圍的星際介質(zhì)相互作用產(chǎn)生的輻射，被稱為余輝。

1967年人類發(fā)現(xiàn)首個(gè)伽馬射線暴以來，天文學(xué)家已探測(cè)到近萬例伽馬射線暴。2022年10月9日，是一個(gè)激動(dòng)人心的日子。這一天，有史以來最亮的伽馬射線暴GRB 221009A抵達(dá)地球，引發(fā)全球眾多天文設(shè)施的“注意”。

好機(jī)會(huì)不容錯(cuò)過。高能所牽頭研制的慧眼衛(wèi)星和極目空間望遠(yuǎn)鏡也聯(lián)合對(duì)其進(jìn)行了持續(xù)觀測(cè)。

“非常幸運(yùn)的是，當(dāng)時(shí)極目空間望遠(yuǎn)鏡正好處于能夠記錄極高伽馬射線流強(qiáng)的特殊觀測(cè)模式，它成功對(duì)該伽馬射線暴極端明亮的主暴進(jìn)行了完整而精確的探測(cè)。”熊少林說，而慧眼衛(wèi)星配備的高能X射線望遠(yuǎn)鏡也成功探測(cè)到該伽馬射線暴，并獲得了其前兆輻射和早期余輝的高質(zhì)量數(shù)據(jù)。

千年一遇的天體爆發(fā)事件

基于極目空間望遠(yuǎn)鏡的精確觀測(cè)數(shù)據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，該伽馬射線暴具有迄今探測(cè)到的最高的亮度，其亮度是此前伽馬射線暴亮度紀(jì)錄的50倍，并且其產(chǎn)生于距離地球24億光年的宇宙深處，距離地球不算太遠(yuǎn)。

熊少林認(rèn)為，該伽馬射線暴具有極端的亮度和相對(duì)較近的距離，使其成為名副其實(shí)的千年一遇的天體爆發(fā)事件。

由于伽馬射線暴距離地球十分遙遠(yuǎn)，對(duì)于它發(fā)出的所有伽馬射線來說，我們探測(cè)到的只是滄海一粟。

“通常我們無法知曉伽馬射線暴向我們視線之外的方向輻射了多少能量，假設(shè)伽馬暴向各個(gè)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(cè)到的伽馬射線和伽馬暴的距離，可計(jì)算該伽馬暴向各個(gè)方向發(fā)出的所有伽馬射線的總能量，即各向同性能量。”熊少林解釋。

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)伽馬射線暴的各向同性能量也打破了紀(jì)錄，相當(dāng)于一萬個(gè)太陽(yáng)一生釋放能量的總和。

更重要的是，慧眼和極目的聯(lián)合觀測(cè)結(jié)果表明，該伽馬射線暴的余輝很快由慢衰減轉(zhuǎn)變?yōu)榭焖p。“這意味著產(chǎn)生伽馬射線的噴流非常狹窄，或許這是人類探測(cè)到的最狹窄的伽馬暴噴流之一。”熊少林說。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，極為狹窄的噴流可能是該伽馬射線暴看上去極端明亮的原因之一。

因此，本次慧眼和極目的觀測(cè)研究，為深入理解這種極端宇宙爆發(fā)現(xiàn)象提供了嶄新視角。

(圖片由中科院高能所提供)

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