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“慧眼”衛(wèi)星和“極目”空間望遠鏡觀測迄今最亮伽馬暴示意圖 中科院高能所供圖

【科技前沿】

本報北京3月29日電（記者齊芳）北京時間3月29日凌晨2點，中國科學(xué)院高能物理研究所（以下簡稱“高能所”）與全球40余家科研機構(gòu)聯(lián)合發(fā)布對迄今最亮伽馬射線暴（以下簡稱“伽馬暴”）GRB 221009A的研究成果。

GRB 221009A是很大質(zhì)量恒星核心坍縮爆炸產(chǎn)生的，“誕生地”在距離地球24億光年的宇宙深處。因其極端的亮度和與地球相對較近的距離，讓高能天體物理學(xué)家們將其定義為“千年一遇”的歷史性事件。高能所牽頭研制的“慧眼”衛(wèi)星（Insight-HXMT）和“極目”空間望遠鏡(GECAM-C)成功地在硬X射線和軟伽馬能段對該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。

伽馬暴是宇宙大爆炸之后最劇烈的爆炸現(xiàn)象，包括兩種類型：一類產(chǎn)生于很大質(zhì)量恒星的核心坍縮爆炸，持續(xù)時間通常長于2秒；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)時間通常短于2秒，并同時發(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等極端致密天體，通過極強引力吞噬周圍物質(zhì)并以接近光速從兩極噴射物質(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。只有噴流恰好對準地球時，人類才有機會探測到這些輻射。

基于極目空間望遠鏡的精確觀測數(shù)據(jù)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)GRB 221009A將伽馬暴亮度紀錄提升了50倍。論文通訊作者之一、高能所研究員熊少林說：“假設(shè)伽馬暴向各個方向輻射了幾乎相同數(shù)量的伽馬射線，那么根據(jù)我們探測到的數(shù)據(jù)，可計算該伽馬暴向各個方向發(fā)出的所有伽馬射線的總能量，即各向同性能量，發(fā)現(xiàn)它也打破紀錄，超過了10的55次方爾格，相當(dāng)于在1分鐘內(nèi)釋放8個太陽質(zhì)量的全部能量！”

而“慧眼”和“極目”的聯(lián)合觀測結(jié)果也為深入理解這種極端宇宙爆發(fā)現(xiàn)象提供了嶄新視角——文章的通訊作者之一、美國內(nèi)華達大學(xué)拉斯維加斯分校張冰教授說：“可以推測，該伽馬暴的余輝由慢衰減到快衰減的拐折出現(xiàn)得非常早，意味著產(chǎn)生伽馬射線的噴流非常狹窄，是人類探測到的最狹窄的伽馬暴噴流之一。”研究團隊認為，這可能是該伽馬暴看上去極端明亮的原因之一。

這項工作由中國科學(xué)院粒子天體物理重點實驗室牽頭的國際合作團隊完成，成員來自中國、美國、意大利、法國、德國等30余家研究機構(gòu)。高能所相關(guān)負責(zé)人介紹，此次除了太空觀測，高能所牽頭建造的高海拔宇宙線觀測站（LHAASO）與“慧眼”衛(wèi)星和“極目”空間望遠鏡開展了天地聯(lián)合觀測，“高海拔宇宙線觀測站利用其大量的甚高能觀測數(shù)據(jù)，做出了多項重要首次發(fā)現(xiàn)，將稍后發(fā)布”。