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(diǎn)，中國科學(xué)院高能物理研究所在北京與全球40余家科研機(jī)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(yuǎn)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。

(資料圖片僅供參考)

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(shè)備在內(nèi)的全球眾多天文設(shè)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(yuǎn)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(jìn)行了國際最高精度的測量。

中國科學(xué)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(jì)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(dāng)于8個太陽質(zhì)量對應(yīng)的全部能量，且產(chǎn)生了極為狹窄、極端明亮、接近光速運(yùn)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(xué)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(jī)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(qiáng)了我們的信心，也表明我們國家自己研制的這些先進(jìn)的探測設(shè)備是可以為全人類作出重要貢獻(xiàn)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(shè)備，“慧眼”衛(wèi)星與“極目”空間望遠(yuǎn)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(dú)特的寶貴資料，也為我國空間科學(xué)和天文基礎(chǔ)研究作出了重要貢獻(xiàn)。

“慧眼”衛(wèi)星與“極目”空間望遠(yuǎn)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(yuǎn)鏡“慧眼”衛(wèi)星和“極目”空間望遠(yuǎn)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(guān)鍵階段的輻射性質(zhì)。“極目”是我國專門為探測伽馬暴和引力波電磁對應(yīng)體而建造的空間望遠(yuǎn)鏡，在這次觀測中，正好處于能夠記錄極高伽馬射線流強(qiáng)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(yīng)，成功對該伽馬暴極端明亮的主暴階段進(jìn)行了完整而精確的探測。“慧眼”衛(wèi)星配備的高能X射線望遠(yuǎn)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(xué)院高能物理研究所研究員 熊少林：這個儀器的設(shè)計(jì)是完全由我們高能所，由我們中國的科研人員進(jìn)行的設(shè)計(jì)，我們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)這個創(chuàng)新的設(shè)計(jì)發(fā)揮了獨(dú)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(yàn)證了我國的“慧眼”衛(wèi)星與“極目”空間望遠(yuǎn)鏡在探測極端爆發(fā)天體方面的獨(dú)特設(shè)計(jì)，為后續(xù)開展相關(guān)觀測研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

中國科學(xué)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(guān)，我們也不可能去建造我們國家自己的空間望遠(yuǎn)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(xué)、基礎(chǔ)科研的大力投入所帶來的必然產(chǎn)出。

伽馬射線暴 人類認(rèn)識宇宙的未知領(lǐng)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(qiáng)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(zhǔn)地球時，人類才有機(jī)會探測到這些輻射。

中國科學(xué)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(xiàng)目，包括計(jì)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(jìn)的探測設(shè)備將有助于我們深入了解伽馬射線暴。

中國科學(xué)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。