中科院發(fā)布迄今最亮伽馬射線暴科研成果

北京時間3月29日凌晨2點，中國科學院高能物理研究所在北京與全球40余家科研機構(gòu)聯(lián)合發(fā)布了對迄今最亮伽馬射線暴GRB 221009A的研究成果。中國的“慧眼”衛(wèi)星與“極目”空間望遠鏡聯(lián)合，精確探測到了這個千年一遇的伽馬射線暴，并取得重要科研成果。

迄今發(fā)現(xiàn)的最亮伽馬射線暴（GRB 221009A）想象圖

2022年10月9日，包括中科院高能所牽頭建造的空間和地面觀測設備在內(nèi)的全球眾多天文設施均探測到了編號為GRB 221009A的伽馬射線暴。我國的“慧眼”衛(wèi)星與“極目”空間望遠鏡在硬X射線和軟伽馬能段對伽馬暴的瞬時輻射和早期余輝進行了國際最高精度的測量。

中國科學院高能物理研究所研究員 熊少林：我們最重要的發(fā)現(xiàn)是通過“極目”衛(wèi)星，我們發(fā)現(xiàn)它是打破了伽馬射線暴亮度紀錄，它比以往人類看到的任何伽馬射線暴，還要亮50倍。

通過研究，科研人員發(fā)現(xiàn)該伽馬暴釋放出的各向同性等效能量在1分鐘內(nèi)相當于8個太陽質(zhì)量對應的全部能量，且產(chǎn)生了極為狹窄、極端明亮、接近光速運動的噴流，另外，這次伽馬暴產(chǎn)生于距離地球24億光年的宇宙深處，具有極高亮度和相對較近的距離，是千年一遇的重要天文事件。

中國科學院高能物理研究所研究員 熊少林：這次我們也是跟全球40多家科研機構(gòu)聯(lián)合發(fā)布對這個伽馬射線暴的探測研究成果。我們在這個成果里面具有重要的作用和地位，這也增強了我們的信心，也表明我們國家自己研制的這些先進的探測設備是可以為全人類作出重要貢獻的。

“慧眼”與“極目”的觀測發(fā)揮重要作用

作為我國自主研制的空間天文觀測設備，“慧眼”衛(wèi)星與“極目”空間望遠鏡取得的重要科研成果，為人類深入理解伽馬射線暴這類極端宇宙爆發(fā)現(xiàn)象提供了獨特的寶貴資料，也為我國空間科學和天文基礎研究作出了重要貢獻。

“慧眼”衛(wèi)星與“極目”空間望遠鏡

在對該伽馬射線暴的觀測中，我國首臺空間X射線天文望遠鏡“慧眼”衛(wèi)星和“極目”空間望遠鏡聯(lián)合，在硬X射線和軟伽馬射線能段，精確刻畫了該伽馬暴從前兆輻射到主暴、耀發(fā)以及早期余輝的各個關鍵階段的輻射性質(zhì)?！皹O目”是我國專門為探測伽馬暴和引力波電磁對應體而建造的空間望遠鏡，在這次觀測中，正好處于能夠記錄極高伽馬射線流強的特殊觀測模式，避免了因極端亮度而容易產(chǎn)生的數(shù)據(jù)飽和丟失、信號堆積等儀器效應，成功對該伽馬暴極端明亮的主暴階段進行了完整而精確的探測?！盎垩邸毙l(wèi)星配備的高能X射線望遠鏡憑借其在兆電子伏能區(qū)最大的有效面積，成功探測到該伽馬暴，并獲得了其前兆輻射和早期余輝的高質(zhì)量數(shù)據(jù)。

伽馬射線暴的成分

中國科學院高能物理研究所研究員 熊少林：這個儀器的設計是完全由我們高能所，由我們中國的科研人員進行的設計，我們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)這個創(chuàng)新的設計發(fā)揮了獨特的作用，對我們來測量這個伽馬射線暴發(fā)揮了非常重要的作用。

據(jù)介紹，通過對這個伽馬暴的觀測，科研人員驗證了我國的“慧眼”衛(wèi)星與“極目”空間望遠鏡在探測極端爆發(fā)天體方面的獨特設計，為后續(xù)開展相關觀測研究打下了堅實的基礎。

中國科學院高能物理研究所研究員 熊少林：沒有長期的投入和研究攻關，我們也不可能去建造我們國家自己的空間望遠鏡，所以就不能談科研成果的獲得了，所以我想這也是這些年來我們國家在空間科學、基礎科研的大力投入所帶來的必然產(chǎn)出。

伽馬射線暴：人類認識宇宙的未知領域

伽馬射線暴簡稱伽馬暴，是宇宙大爆炸之后最劇烈的爆炸現(xiàn)象。自從1967年首個伽馬暴被發(fā)現(xiàn)以來，人類至今已探測到近萬例伽馬暴。但是它們是如何產(chǎn)生的？為何能釋放如此多的能量，至今仍是個謎。

伽馬射線暴根據(jù)來源可分為兩類。第一類伽馬暴產(chǎn)生于很大質(zhì)量恒星的核心坍縮爆炸，持續(xù)時間通常大于2秒，這次發(fā)現(xiàn)的伽馬暴就是屬于此類；第二類伽馬暴則產(chǎn)生于兩顆極端致密天體，例如中子星、黑洞等的合并爆炸，持續(xù)時間通常小于2秒，并通常同時發(fā)出引力波。

這兩類天體爆炸均能產(chǎn)生一顆黑洞或中子星這樣的極端致密天體，其通過極強引力吞噬周圍物質(zhì)并以接近光速的速度從兩極噴射物質(zhì)，形成一對相反方向的噴流。噴流內(nèi)部的激波或磁重聯(lián)等過程加速帶電粒子產(chǎn)生伽馬射線輻射，稱為瞬時輻射。噴流和周圍的星際介質(zhì)相互作用也能產(chǎn)生輻射，稱為余輝。只有噴流正好對準地球時，人類才有機會探測到這些輻射。

中國科學院高能物理研究所研究員 熊少林：伽馬射線暴是一個持續(xù)了幾十年的一個謎，經(jīng)過這么多年研究，我們?nèi)匀粚ゑR射線暴的了解還不是太深入，比如說我們不是特別了解，伽馬射線暴是如何產(chǎn)生的，它如何在短短的幾分鐘內(nèi)，甚至幾秒鐘內(nèi)釋放出來非常巨大的能量，這些能量比太陽在100億年的壽命里面釋放的能量總和還要多。所以人類還是無法理解它如何釋放這么多的能量。

據(jù)介紹，我們國家針對伽馬射線暴研究部署了一系列的空間項目，包括計劃2023年年底要發(fā)射的愛因斯坦探針衛(wèi)星，以及2024年要發(fā)射的空間變源監(jiān)視器衛(wèi)星等，一系列先進的探測設備將有助于我們深入了解伽馬射線暴。

中國科學院高能物理研究所研究員 熊少林：我們要去了解清楚伽馬射線暴它到底是如何產(chǎn)生的，它對我們理解最前沿的物理，比如說黑洞、中子星的性質(zhì)有重要幫助。