環(huán)球要聞：萬年一遇的伽馬射線暴 高海拔宇宙線觀測站精確觀測到其高能光子暴發(fā)完整過程

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國際在線報(bào)道（記者 朱宛玲）：約20億年前，一顆大質(zhì)量恒星發(fā)生了爆炸。爆炸物與周圍環(huán)境碰撞所產(chǎn)生的大量萬億電子伏特高能伽馬光子，穿過茫茫宇宙，在去年10月9日，抵達(dá)位于四川省稻城縣的高海拔宇宙線觀測站（LHAASO），也就是“拉索”的視場范圍。對這場“史上最亮”伽馬射線暴觀測結(jié)果的最新研究成果于今天（6月9日）在線發(fā)表在《科學(xué)》（Science）雜志上。通過分析觀測結(jié)果，科學(xué)家們有什么新發(fā)現(xiàn)？

伽馬射線暴是宇宙大爆炸之后最劇烈的天體爆炸現(xiàn)象，短至千分之一秒，長則數(shù)小時(shí)。長時(shí)間的伽馬射線暴是巨大恒星在燃料耗盡時(shí)坍縮爆炸產(chǎn)生。

約20億年前，一顆比太陽重20多倍的大質(zhì)量恒星燃燒完其核聚變?nèi)剂希查g坍縮引發(fā)巨大的爆炸。接近于光速的爆炸物與周圍環(huán)境氣體碰撞，產(chǎn)生了“后隨爆炸”。“拉索”探測到的萬億電子伏特高能光子，便是“后隨爆炸”的產(chǎn)物。

“拉索”首次精確地觀測了高能光子暴發(fā)的完整過程，記錄了萬億電子伏特伽馬射線流量增強(qiáng)和衰減，或者說上升和下降的整個(gè)過程，以往的觀測從未能記錄下流量增強(qiáng)的階段。論文通訊作者之一、南京大學(xué)教授王祥玉介紹說：“以前的探測器都需要花時(shí)間轉(zhuǎn)到伽馬射線暴的方向去，至少要幾十秒，看到的都是下降階段。而“拉索”有獨(dú)特優(yōu)勢，它是大視場、全天候工作的，伽馬射線暴正好落在它的視野范圍內(nèi)，正好捕捉到（伽馬射線暴）上升階段，就是開始階段。這是以前所有探測器從來沒有觀測到的?！?/p>

“拉索”觀測顯示，在高能光子流量增強(qiáng)階段，光子流量先是極速增強(qiáng)，不到2秒的時(shí)間內(nèi)增強(qiáng)了100多倍，之后則變?yōu)榫徛鲩L。王祥玉說，后者符合理論預(yù)期，但前者則無法用現(xiàn)有模型解釋，給科學(xué)家們出了“新難題”?！吧仙A段有兩個(gè)結(jié)構(gòu)，一個(gè)是極快上升的階段，一個(gè)是慢上升階段，這個(gè)極快上升階段是在以往所有伽馬射線暴中從未觀測到，如何產(chǎn)生如此快的上升對（現(xiàn)有）模型是個(gè)挑戰(zhàn)?！?/p>

迄今，已有上萬個(gè)伽馬射線暴被人類捕獲，此次觀測到的伽馬射線暴則是有記錄以來最亮的，其亮度比以往最亮的伽馬射線暴還要高幾十倍以上。分析“拉索”觀測結(jié)果，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，爆炸后的拋射物以前寬后窄的錐狀結(jié)構(gòu)噴流而出，而根據(jù)觀測結(jié)果，科學(xué)家們計(jì)算出這一噴流張角僅為0.8度，是迄今知道的最小張角的噴流，這也意味著此次觀測到了伽馬射線暴最為明亮的核心。王祥玉說：“我們剛好看到了這個(gè)伽馬射線暴最亮的核心，所以它的亮度特別高。這也解釋了這個(gè)事件為何如此罕見，因?yàn)槭菍χㄙゑR暴）中心看過去。”

科學(xué)家推斷，如此亮的伽馬暴掃過地球的概率是萬年一次。而伽馬暴核心方向正對觀測器，更是罕見?！袄鳌表?xiàng)目首席科學(xué)家、“拉索”國際合作組發(fā)言人、中國科學(xué)院高能物理研究所研究員曹臻表示，在這個(gè)事件持續(xù)的十分鐘內(nèi)，“拉索”記錄到的光子數(shù)超過了過去幾年對“標(biāo)準(zhǔn)燭光”蟹狀星云觀測積累?！艾F(xiàn)在我們已經(jīng)記錄到6萬多個(gè)光子，這是一個(gè)驚人的數(shù)字。跟其他的探測器相比的話，（其他）能夠抓到的不會超過1000個(gè)。”

曹臻表示，截至當(dāng)下，本場爆炸事件還有其它的許多新發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家們還在不懈地深耕“拉索”的數(shù)據(jù)，力圖揭示更多的奧秘。

“拉索”是以宇宙線觀測研究為核心的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，位于四川省稻城縣海子山，平均海拔4410米，占地面積約1.36平方公里。它由三個(gè)陣列組成，本次觀測成果主要由其中的水切倫科夫探測器陣列提供。該探測器利用36萬噸的純凈水作為介質(zhì)，通過水底放置的6240支不同尺寸的光敏探頭，測量伽馬射線或宇宙線在大氣層中運(yùn)動與作用過程的次級產(chǎn)物如低能伽馬光子、正負(fù)電子等。

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