“真的非常幸運”
伽馬暴是天體物理學界公認的宇宙中最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象,其幾秒鐘輻射的能量相當于太陽100億年輻射能量的總和。而經(jīng)過半個世紀的研究,人們認識到伽馬暴產(chǎn)生于特別極端的物理環(huán)境,比如極高的磁場、極強的引力,極快的速度等等,伽馬暴由此成為天體物理甚至基礎(chǔ)物理領(lǐng)域青睞的極端物理實驗室。人們期望利用伽馬暴研究宇宙的演化歷史、重元素的起源以及相對論的正確性等重大問題,而在這之前必須對伽馬暴自身的物理起源具備深刻的了解。
“拉索”首席科學家、中科院高能物理所研究員曹臻近日在接受《環(huán)球時報》記者采訪時,用“非常幸運”形容此次“拉索”完整記錄大質(zhì)量恒星死亡瞬間萬億電子伏特伽馬射線爆發(fā)的全過程。在曹臻看來這絕對是一次概率極小的事件,一場持續(xù)幾百秒的極亮伽瑪暴,在經(jīng)過20億年的“飛行”來到地球,“拉索”是世界上唯一一個正對伽瑪暴射線源的地面探測器,因此得以完美地捕捉到了這場天文奇觀。
北京師范大學天文系高鶴教授介紹稱,迄今為止已有上萬個伽馬暴被人類捕獲,而每一次對伽馬暴認知的突破幾乎都得益于一些特殊事例的觀測。在2022年10月9日的夜晚,這個后來被命名為GRB221009A的伽瑪暴被探測到,這也是有記錄以來最亮的伽馬暴,科學家推斷如此亮的伽馬暴掃過地球的概率是萬年一次。這一次人類是極其幸運的,因為GRB221009A恰好落在了“拉索”的最佳觀測范圍內(nèi)?!袄鳌笔状卧赥eV能量處給出了伽馬暴完整的光變曲線與能譜,這一觀測結(jié)果大大增進了人類對伽馬暴輻射機制以及噴流結(jié)構(gòu)等方面的理解。
論文通訊作者之一,中國科學技術(shù)大學教授戴子高告訴《環(huán)球時報》記者,“拉索”的此次觀測凸顯了特殊的意義。他將此次伽馬射線暴現(xiàn)象比喻成一個“胚胎”,“拉索”此次采用的TeV觀測則完整地發(fā)現(xiàn)這個“胚胎”是如何從一個“受精卵”最后成長為一個“胎兒”的過程,“TeV觀測就相當于是一個’B超‘,去準確地觀察這個過程,這也是我們第一次如此完整的去認識到這樣一個過程。”戴子高稱。
此次觀測收獲多項“首次發(fā)現(xiàn)”
目前,“拉索”已經(jīng)從這場伽瑪射線暴中記錄到6萬多個伽馬光子,曹臻表示,這是一個驚人的數(shù)據(jù),這體現(xiàn)出此次觀測到的伽瑪暴的亮度非??捎^。
據(jù)了解,此次觀測中,“拉索”首次精確測量高能光子爆發(fā)的完整過程。曹臻表示,憑借對上萬個伽馬射線暴的觀測,科學家們已經(jīng)建立了近乎完美的理論模型,“拉索”實現(xiàn)了其它實驗沒有達到的高能量波段光變過程的教科書式的完整觀測,對理論模型的精確檢驗提供了實驗基礎(chǔ)。鑒于此次爆發(fā)萬年不遇的稀缺性,這個觀測結(jié)果預期將在今后幾十甚至上百年內(nèi)將保持最佳。
此外,“拉索”還首次測量到高能光子流量快速增強的過程。該論文通訊作者之一、中國科學院高能物理研究所研究員姚志國表示,相信此次發(fā)表的觀測結(jié)果將會引發(fā)科學界對伽馬射線暴能量注入、光子吸收、粒子加速等機制的深入探討。
在此次萬年難遇的觀測中,“拉索”還發(fā)現(xiàn)了此次伽馬射線暴成為歷史最亮的秘密。戴子高認為,“正是由于’拉索‘碰巧正對噴流最明亮的核心,自然也就解釋了為什么這個伽馬射線暴是有史以來最亮的,也進一步解釋了為什么這樣的事件極其罕見?!?/p>
“運氣都是留給有準備的人”
雖然許多科學家都用“極其幸運”來形容此次觀測的罕見程度,但是曹臻同時指出,運氣都是留給有準備的人。當這場20億年前發(fā)生的伽瑪暴來到地球時,性能卓越的“拉索”沒有錯過這次“眷顧”。
位于四川省稻城縣平均海拔4410米的海子山上,占地面積約1.36平方公里的“拉索”,是由5216個電磁粒子探測器與1188個繆子探測器聯(lián)合構(gòu)成的1平方公里的地面簇射粒子探測器陣列(KM2A)、3120個探測單元構(gòu)成的78000平方米的水切倫科夫探測器陣列(WCDA)、18臺望遠鏡構(gòu)成的廣角切倫科夫望遠鏡陣列這三種陣列組成。“拉索”于2021年7月全部投入運行。
“‘拉索’的特殊之處在于,在它之前,人類還沒有如此高靈敏度的地面設(shè)備去開展伽馬暴的探測?!辈苷楸硎?,“拉索”的優(yōu)勢表現(xiàn)在,它首先可實現(xiàn)24小時不間斷探測,其次是完全不受氣候條件影響,再者“拉索”具有大視場的特點,一次可觀測六分之一天空的范圍,而伽馬射線望遠鏡一次只能觀測一個點,一顆星。上述這些因素加起來就使得“拉索”成為那個“幸運兒”。
引自環(huán)球時報2023.6.9版 原地址:https://hqtime.huanqiu.com/share/article/4DEbHwJd8yW