我國(guó)科學(xué)家首次精確測(cè)量高能光子爆發(fā)的全過程
約20億年前,一顆比太陽重20多倍的“超級(jí)太陽”大質(zhì)量恒星燃燒完其核聚變?nèi)剂,瞬間坍縮引發(fā)巨大的爆炸火球,發(fā)出了一個(gè)持續(xù)幾百秒的巨大“宇宙煙花”伽馬射線暴;鹎蚺c星際物質(zhì)碰撞產(chǎn)生的大量萬億電子伏特高能伽馬光子穿過茫茫宇宙,徑直飛向地球,于2022年10月9日21時(shí)20分50秒抵達(dá)高海拔宇宙線觀測(cè)站(LHAASO,中文簡(jiǎn)稱“拉索”)的視場(chǎng)范圍,6萬多個(gè)伽馬光子被“拉索”收集到。經(jīng)過幾個(gè)月的分析,我國(guó)科學(xué)家揭開了這場(chǎng)爆炸事件的面紗。相關(guān)成果2023年6月9日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》在線發(fā)表。 “拉索”收集到的信號(hào)細(xì)節(jié)表明,探測(cè)到的光子來源于主爆之后的后隨爆炸。伽馬射線暴事件的“主爆”,也稱為瞬時(shí)輻射,是初始階段的巨大的爆炸,表現(xiàn)為強(qiáng)烈的低能的伽馬射線輻射。接近于光速的爆炸物與周圍環(huán)境氣體碰撞則產(chǎn)生“后隨爆炸”,也稱為余輝。 ![]() “‘拉索’首次精確地觀測(cè)了‘后隨爆炸’的完整過程,記錄了萬億電子伏特伽馬射線流量增強(qiáng)和衰減的整個(gè)階段! LHAASO項(xiàng)目首席科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究員曹臻表示,“拉索”實(shí)現(xiàn)了其它實(shí)驗(yàn)沒有達(dá)到的高能量波段光變過程的教科書式的完整觀測(cè),對(duì)理論模型的精確檢驗(yàn)提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。 “在后隨爆炸過程中,‘拉索’還首次探測(cè)到光子流量的極速增強(qiáng)! 論文通訊作者之一、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究員姚志國(guó)說。不到兩秒的時(shí)間內(nèi)流量增強(qiáng)了100多倍,之后的緩慢增長(zhǎng)行為卻符合后隨爆炸的預(yù)期特征。早期如此快速的增強(qiáng)現(xiàn)象超出了以往理論模型的預(yù)期。 “拉索”觀測(cè)表明,高能輻射在起爆之后不到10分鐘的某個(gè)時(shí)刻,亮度突然快速減弱了。“這可解釋為爆炸后的拋射物是噴流狀的結(jié)構(gòu),當(dāng)輻射張角擴(kuò)展到了噴流的邊緣時(shí)造成亮度快速下降! 論文通訊作者之一,南京大學(xué)教授王祥玉說。由于這個(gè)亮度轉(zhuǎn)折發(fā)生時(shí)間極早,由此測(cè)出了噴流的張角也極小,僅0.8度。這是迄今知道的最小張角的噴流,意味著觀測(cè)到的實(shí)際上是一個(gè)典型內(nèi)亮外暗噴流的最明亮的核心。 ![]() |