亮度是此前纪录50倍 中国卫星精确测量迄今最亮伽马暴
来源:科技日报
发布时间:2023-03-30
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科技日报记者 陆成宽

伽马射线暴是宇宙中最剧烈的爆炸现象,它在几秒钟内释放的能量,超过太阳一生释放的能量总和,被称为宇宙中最强大的事件。这些年,天文学家一直密切关注这一天文事件。

3月29日凌晨2点,中国科学院高能物理研究所与全球40余家科研机构联合发布对迄今最亮伽马射线暴GRB 221009A的研究成果。观测表明,该伽马射线暴产生于距离地球24亿光年的宇宙深处,其亮度是此前伽马射线暴亮度纪录的50倍。用天文学家的话说,这是千年一遇的天体爆发事件。

慧眼卫星和极目空间望远镜观测迄今最亮伽马暴示意图

慧眼和极目联合观测

事实上,伽马射线暴有两类:一类产生于很大质量恒星的核心坍缩爆炸,持续时间一般长于2秒,此次发现的伽马暴就属于此类;另一类产生于两颗极端致密天体(中子星、黑洞等)的合并爆炸,持续时间通常短于2秒,并同时发出引力波。

“这两类天体爆炸可能产生黑洞、中子星等极端致密天体,致密天体的极强引力可以吞噬周围的物质,并以接近光速从两极向外喷射物质,形成一对相反方向的喷流。”中科院高能所研究员熊少林在新闻发布会上介绍,喷流内部的激波或磁重联等过程加速带电粒子产生的伽马射线辐射,被称为瞬时辐射;喷流和周围的星际介质相互作用产生的辐射,被称为余辉。

1967年人类发现首个伽马射线暴以来,天文学家已探测到近万例伽马射线暴。2022年10月9日,是一个激动人心的日子。这一天,有史以来最亮的伽马射线暴GRB 221009A抵达地球,引发全球众多天文设施的“注意”。

好机会不容错过。高能所牵头研制的慧眼卫星和极目空间望远镜也联合对其进行了持续观测。

“非常幸运的是,当时极目空间望远镜正好处于能够记录极高伽马射线流强的特殊观测模式,它成功对该伽马射线暴极端明亮的主暴进行了完整而精确的探测。”熊少林说,而慧眼卫星配备的高能X射线望远镜也成功探测到该伽马射线暴,并获得了其前兆辐射和早期余辉的高质量数据。

迄今发现的最亮伽马射线暴(GRB 221009A)想象图

千年一遇的天体爆发事件

基于极目空间望远镜的精确观测数据,研究团队发现,该伽马射线暴具有迄今探测到的最高的亮度,其亮度是此前伽马射线暴亮度纪录的50倍,并且其产生于距离地球24亿光年的宇宙深处,距离地球不算太远。

熊少林认为,该伽马射线暴具有极端的亮度和相对较近的距离,使其成为名副其实的千年一遇的天体爆发事件。

由于伽马射线暴距离地球十分遥远,对于它发出的所有伽马射线来说,我们探测到的只是沧海一粟。

“通常我们无法知晓伽马射线暴向我们视线之外的方向辐射了多少能量,假设伽马暴向各个方向辐射了几乎相同数量的伽马射线,那么根据我们探测到的伽马射线和伽马暴的距离,可计算该伽马暴向各个方向发出的所有伽马射线的总能量,即各向同性能量。”熊少林解释。

研究团队发现,这个伽马射线暴的各向同性能量也打破了纪录,相当于一万个太阳一生释放能量的总和。

更重要的是,慧眼和极目的联合观测结果表明,该伽马射线暴的余辉很快由慢衰减转变为快衰减。“这意味着产生伽马射线的喷流非常狭窄,或许这是人类探测到的最狭窄的伽马暴喷流之一。”熊少林说。研究团队认为,极为狭窄的喷流可能是该伽马射线暴看上去极端明亮的原因之一。

因此,本次慧眼和极目的观测研究,为深入理解这种极端宇宙爆发现象提供了崭新视角。

(图片由中科院高能所提供)



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