“拉索”又有新发现！捕获史上最亮伽马射线暴

2023年06月09日 13:04:05 来源：四川新闻网 记者 张颍 编辑：刘亚宇

四川新闻网-首屏新闻成都6月9日讯（记者 张颍）6月9日，高海拔宇宙线观测站（LHAASO，中文简称“拉索”）对命名为GRB 221009A的伽马射线暴（Gamma Ray Burst，GRB）的最新观测研究成果在线发表于《科学》（Science）杂志，题为“极亮伽马射线暴221009A窄喷流的万亿电子伏特余辉”（A tera-electronvolt afterglow from a narrow jet in an extremely bright gamma-ray burst 221009A）。该论文由LHAASO国际合作组完成。

(资料图片仅供参考)

“拉索”航拍图

据了解，LHAASO是以宇宙线观测研究为核心的国家重大科技基础设施，位于四川省稻城县海子山，由5216个电磁粒子探测器与1188个缪子探测器联合构成的1平方公里的地面簇射粒子探测器阵列（KM2A）、3120个探测单元构成的78000平方米的水切伦科夫探测器阵列（WCDA）、18台望远镜构成的广角切伦科夫望远镜阵列（WFCTA）组成，可以宽波段、多手段地测量来自高能天体的伽马射线和宇宙线，开展天体物理等方面的研究。

“拉索”航拍图

在川大科学装置“捕获”

千年不遇的伽马射线暴

伽马射线暴（也简写为“伽马暴”）是宇宙大爆炸之后最剧烈的天体爆炸现象，是指来自天空中某一方向的伽马射线突然增强的闪烁现象。短时间的伽马暴是由两颗邻近的致密星体（黑洞或中子星）并合产生，而长时间的伽马暴是由巨大恒星（超级恒星）在燃料耗尽时塌缩爆炸产生。

而此次“拉索”的观测数据便揭开了这场爆炸事件的“面纱”——约20亿年前，一颗比太阳重20多倍的“超级太阳”大质量恒星燃烧完其核聚变燃料，瞬间坍缩引发巨大的爆炸火球，发出了一个持续几百秒的巨大“宇宙烟花”伽马射线暴。

“火球与星际物质碰撞产生的大量万亿电子伏特高能伽马光子穿过茫茫宇宙，径直飞向地球，于2022年10月9日21时20分50秒抵达‘拉索’的视场范围，6万多个伽马光子被‘拉索’收集到。”LHAASO项目首席科学家、LHAASO国际合作组发言人、中国科学院高能物理研究所研究员曹臻说，“拉索”首次精确测量高能光子爆发的完整过程，记录了万亿电子伏特伽马射线流量增强和衰减的整个阶段。

“拉索”航拍图

“拉索”航拍图

是“巧合”也是实力

历史最亮伽马射线暴“现身”稻城

据介绍，“拉索”观测表明，高能辐射在起爆之后不到10分钟的某个时刻，亮度突然快速减弱了。“这可解释为爆炸后的抛射物是喷流状的结构，当辐射张角扩展到了喷流的边缘时造成亮度快速下降，”论文通讯作者之一，南京大学教授王祥玉说。由于这个亮度转折发生时间极早，由此测出了喷流的张角也极小，仅0.8度。这是迄今知道的最小张角的喷流，意味着观测到的实际上是一个典型内亮外暗喷流的最明亮的核心。

“正是由于观测者碰巧正对喷流最明亮的核心，自然地解释了为什么这个伽马射线暴是历史上最亮的，也解释了为什么这样的事件极其罕见，”论文通讯作者之一，中国科学技术大学教授戴子高表示。

据了解，本次观测成果主要由“拉索”的水切伦科夫探测器阵列提供。该探测器利用36万吨的纯净水作为介质，通过水底放置的6240支不同尺寸的光敏探头，测量伽马射线或宇宙线在大气层中运动与作用过程的次级产物如低能伽马光子、正负电子等，它们会在水中产生切伦科夫光信号。“该阵列对伽马射线的观测能量范围跨域两个量级，在千亿电子伏特到十万亿电子伏特之间，且具有宽视场、全天候的特点，对伽马暴这样的突发天体现象的捕捉式观测具有突出的优势。”

“截至当下，本场爆炸事件还有其他新发现，科学家们还在不懈地深耕‘拉索’的数据，力图揭示更多的奥秘，敬请等待‘拉索’的后续数据分析成果。”曹臻对LHAASO下一阶段成果给出了乐观的预期。

（图片由中科院高能所提供）