首頁 -> 頭條

最新突破!中國“慧眼”將人類觀測伽馬暴亮度紀錄提升50倍

分享到:
2023-03-29 09:11 | 稿件來源:香港新聞網

【字號:

香港新聞網3月29日電 1分鐘內將8個太陽的質量全部轉化為能量釋放,這便是迄今最亮伽馬射線暴GRB 221009A暴發時產生的各向同性等效能量。北京時間3月29日淩晨2點,中國科學院高能物理研究所與全球40餘家科研機構聯合發佈了最新研究成果,宣布對該伽馬暴的觀測將人類伽馬暴觀測亮度紀錄提升了50倍。中國“慧眼”硬X射線調製望遠鏡衛星、極目空間望遠鏡等天文觀測設備為本次觀測作出了獨特貢獻。

迄今發現的最亮伽馬射線暴(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的全球眾多天文設施,同時觀測到了一個歷史性事件——伽馬暴GRB 221009A的暴發信號到達地球。它產生於距離地球24億光年的宇宙深處,極端的亮度和相對較近的距離,使其成為“千年一遇”的暴發事件。中國的“慧眼”衛星與“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餘輝進行了國際最高精度的測量。

伽馬射線暴,簡稱伽馬暴,是宇宙大爆炸之後最劇烈的爆炸現象。自從1967年首個伽馬暴被發現以來,人類至今已探測到近萬例伽馬暴。但是它們是如何產生的?為何能釋放如此多的能量,至今仍是個謎。

“這種現象非常神秘,在觀測中表現為伽馬射線突然增多又消失,有些伽馬暴產生的亮度會超過銀河系。”極目空間望遠鏡首席科學家熊少林介紹,伽馬射線暴根據來源可分為兩類。第一類伽馬暴產生於很大質量恒星的核心坍縮爆炸,持續時間通常大於2秒,這次發現的伽馬暴就是屬於此類;第二類伽馬暴則產生於兩顆極端緻密天體,例如中子星、黑洞等的合併爆炸,持續時間通常小於2秒,并通常同時發出引力波。

在對該伽馬射線暴的觀測中,中國首台空間X射線天文望遠鏡“慧眼”衛星和“極目”空間望遠鏡聯合,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、耀發以及早期餘輝的各個關鍵階段的輻射性質。

“極目”是中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,正好處於能够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生的數據飽和丟失、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。“慧眼”衛星配備的高能X射線望遠鏡憑藉其在兆電子伏能區最大的有效面積,成功探測到該伽馬暴,并獲得了其前兆輻射和早期餘輝的高質量數據。

“這是中國‘慧眼’‘極目’等天文觀測設備對本次觀測作出的獨特貢獻,世界上其他觀測設備都受限於探測器飽和等因素,沒有實現精確測量。”熊少林自豪地說,中國獲取到的光變曲線非常精細,沒有出現“過曝”、數據丟失等現象,多設備觀測則精確刻畫了該伽馬暴從前兆輻射到主暴、耀發以及早期餘輝的各個關鍵階段的輻射性質。

研究團隊分析數據發現,該伽馬暴具有迄今探測到的最高亮度,將伽馬暴亮度紀錄提升了50倍。而基於地球視角的觀測數據,科研團隊假設該伽馬暴向各個方向都輻射了相同的能量,便計算出其各向同性等效能量將此前的紀錄提升了三倍,相當於在1分鐘內將8個太陽的全部質量轉化為能量釋放,也等同於1萬個太陽一生釋放能量的總和。

科研團隊還觀測到,該伽馬暴餘輝由慢衰減到快衰減的拐折出現得非常早,這意味著產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。熊少林說,極為狹窄的噴流可能是該伽馬暴看上去極端明亮的原因之一,為我們深入理解這種極端宇宙暴發現象提供了嶄新視角。

意大利費拉拉大學教授Filippo Frontera評價該成果在諸多觀測結果中“具有挑戰性且獨一無二(challenging and unique)”。目前,該成果已在論文預印本平台arXiv在線發佈。本項工作由中國科學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餘家研究機構,署名作者達178人。

圍繞本次伽馬暴暴發,“拉索”高海拔宇宙線觀測站還利用大量甚高能觀測數據做出了多項重要首次發現,後續成果將擇期發佈。接下來,“慧眼”“極目”等觀測設備仍將繼續仰望星空,熊少林說,科研團隊將持續開展國際合作,破解伽馬暴的謎題,并探索伽馬暴與引力波、快速射電暴等天文現象的關係。未來,中國還將建造更多的天文觀測設備,將探測能力向更高能、更靈敏等方向擴展。

據介紹,中國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年年底要發射的愛因斯坦探針衛星,以及2024年要發射的空間變源監視器衛星等,一系列先進的探測設備將有助於我們深入瞭解伽馬射線暴。

【編輯:紀東】

視頻

更 多
湘菜也可以不辣?湘菜名廚眼中香港的湘菜正宗嗎?
香港記者洛陽體驗“穿越”!為何遊客來這裡都愛穿漢服?
國泰“飛躍理想計劃”復辦 香港學生赴珠海參觀國產飛機
夏寶龍:讓那些見不得香港好的人去哀鳴吧
第42屆金像獎|洪金寶奪終身成就獎 但透露最想拿的是另一個獎項
精華片段|第42屆香港電影金像獎紅毯星光熠熠
潑水節!泰繽紛!走進香港“小曼谷”體驗泰國春節