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國際在線報道(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。長時間的伽馬射線暴是巨大恒星在燃料耗盡時坍縮爆炸產(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?,瞬間坍縮引發(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”?!袄鳌碧綔y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和衰減,或者說上升和下降的整個過程,以往的觀測從未能記錄下流量增強的階段。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階段,光子流量先是極速增強,不到2秒的時間內(nèi)增強了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段有兩個結(jié)構(gòu),一個是極快上升的階段,一個是慢上升階段,這個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)模型是個挑戰(zhàn)?!?/p>
迄今,已有上萬個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,研究團隊認為,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。這也解釋了這個事件為何如此罕見,因為是對著(伽馬暴)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?!袄鳌表椖渴紫茖W(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“標準燭光”蟹狀星云觀測積累?!艾F(xiàn)在我們已經(jīng)記錄到6萬多個光子,這是一個驚人的數(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?!?/p>
曹臻表示,截至當下,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動與作用過程的次級產(chǎn)物如低能伽馬光子、正負電子等。
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