中国科学家捕获史上最亮伽马射线暴

中国科学家捕获史上最亮伽马射线暴据央视财经，位于四川稻城的高海拔宇宙线观测站对宇宙中一次伽马射线暴进行了完整监测，这是人类首次完整记录到这一高能爆发现象的全过程。相关研究成果北京时间6月9日在国际学术期刊《科学》（Science）在线发表。伽马射线暴是人类已知宇宙中最强的爆发现象，理论上是巨大恒星在燃料耗尽时塌缩爆炸或者两颗邻近的致密星体合并而产生的。这次由高海拔宇宙线观测站捕捉到的伽马射线暴抵达地球的时间是2022年10月9日21时20分。该观测站精确探测到了伽马射线暴高能光子爆发的完整过程，并记录了万亿电子伏特伽马射线流量增强和衰减的整个阶段，这在国际上尚属首次。经过半年左右对该伽马射线暴数据的分析，科研人员发现它有一个非常快速的起爆过程，并且其衰减的过程也是非常迅速。专家说的这束光线产生自20多亿年前，一颗比太阳重20多倍的大质量恒星燃烧完引发的巨大爆炸火球，火球与星际物质碰撞产生的大量万亿电子伏特高能伽马光子在茫茫宇宙中穿行了20多亿年，正好抵达高海拔宇宙线观测站的视场范围内。凭借观测站内水切伦科夫探测器阵列强大的性能，科研人员在20多分钟内记录到了超过6万个光子的数据。而国外相同能区的观测装置目前还没有实现完整记录伽马射线暴全过程。据澎湃新闻，伽马射线暴是来自天空中某一方向的伽玛射线突然增强的爆发现象。2022年10月9日发生了一个“千年一遇”的异常明亮的伽马暴，它正好位于“拉索”的视场范围内。“拉索”探测到了6万多个能量大于200GeV的高能伽马光子，对它们的分析表明这些高能光子来源于主暴之后的余辉辐射。“拉索”第一次探测到高能伽马射线余辉的起始阶段，揭示了余辉存在快速上升和缓慢上升两个阶段。尽管缓慢上升符合余辉模型的预期，但早期快速的上升现象前所未有，这或许由于中心引擎对余辉注入了大量能量所致。同时“拉索”发现主暴阶段没有高能辐射，其高灵敏度测量对主暴阶段高能辐射的强度给出了极强限制，对主暴的物理机制具有重要启示作用。据四川新闻网，据介绍，“拉索”观测表明，高能辐射在起爆之后不到10分钟的某个时刻，亮度突然快速减弱了。“这可解释为爆炸后的抛射物是喷流状的结构，当辐射张角扩展到了喷流的边缘时造成亮度快速下降，”论文通讯作者之一，南京大学教授王祥玉说。由于这个亮度转折发生时间极早，由此测出了喷流的张角也极小，仅0.8度。这是迄今知道的最小张角的喷流，意味着观测到的实际上是一个典型内亮外暗喷流的最明亮的核心。“正是由于观测者碰巧正对喷流最明亮的核心，自然地解释了为什么这个伽马射线暴是历史上最亮的，也解释了为什么这样的事件极其罕见，”论文通讯作者之一，中国科学技术大学教授戴子高表示。“拉索”航拍图图片来源：中科院高能所提供中国科学院高能物理研究所研究员曹臻：LHAASO（高海拔宇宙线观测站）最重要的科学目标，就是去解决一个一百年的谜题。这个一百年的谜题就是说，我们的宇宙的构成中的一部分，一些高能量的粒子是怎么被产生出来的，在哪里被产生出来的，而这些问题现在都在逐渐展开研究。“截至当下，本场爆炸事件还有其他新发现，科学家们还在不懈地深耕‘拉索’的数据，力图揭示更多的奥秘，敬请等待‘拉索’的后续数据分析成果。”曹臻对LHAASO下一阶段成果给出了乐观的预期。位于四川稻城的高海拔宇宙线观测站是目前世界上海拔最高、规模最大、灵敏度最强的伽马射线探测装置，是我国国家重大科技基础设施。该观测站平均海拔4410米，占地面积约1.36平方公里。观测站由电磁粒子探测器、缪子探测器、水切伦科夫探测器和大气切伦科夫望远镜四种类型的探测设备组成，可以宽波段、多手段地开展天体物理等方面的研究。观测站于2021年7月建成并投入运行，今年5月10日通过国家验收。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1364477.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1364477.htm

有史以来能量最高的太阳伽马射线令科学家感到疑惑与惊讶

有史以来能量最高的太阳伽马射线令科学家感到疑惑与惊讶物理学家探测到了有史以来观测到的来自太阳的最强光。有时候，在光天化日之下才是隐藏秘密的最佳场所。问问太阳就知道了。太阳比我们所知道的更令人惊讶，密歇根州立大学博士后助理研究员梅尔-乌恩-尼萨（MehrUnNisa）说。"我们以为我们已经搞清楚了这颗恒星，但事实并非如此。"即将加入密歇根州立大学教师队伍的尼萨是《物理评论快报》（PhysicalReviewLetters）杂志上一篇新论文的通讯作者，这篇论文详细介绍了从太阳观测到的最高能量光的发现。这一发现背后的国际团队还发现，这种被称为伽马射线的光亮度惊人。也就是说，它的数量比科学家们之前预计的要多。虽然高能量的光线没有到达地球表面，但这些伽马射线却产生了明显的信号，尼萨和她的同事们利用高空水切伦科夫天文台（HAWC）探测到了这些信号。高空水切伦科夫天文台由美国国家科学基金会和国家人文科学与技术委员会资助，是故事的重要组成部分。与其他天文台不同，它全天候工作。自然科学学院物理与天文学系的尼萨说："我们现在拥有的观测技术在几年前是不可能实现的。在这种特殊的能量机制下，其他地面望远镜无法观测太阳，因为它们只能在夜间工作。"我们的望远镜全天候工作。"除了工作方式与传统望远镜不同之外，HAWC的外观也与普通望远镜大相径庭。HAWC使用的不是装有玻璃镜片的管道，而是一个由300个大型水箱组成的网络，每个水箱装有约200公吨的水。该网络位于墨西哥两座休眠火山山顶之间，海拔超过13000英尺。从这个制高点，它可以观测到伽马射线撞击大气层中空气的后果。这种碰撞会产生所谓的空气阵雨，有点像肉眼无法察觉的粒子爆炸。原始伽马射线的能量被释放出来，并在由低能量粒子和光组成的新碎片中重新分配。HAWC能够"看到"的正是这些粒子，以及它们在下落过程中产生的新粒子。当粒子与HAWC水箱中的水发生作用时，它们会产生所谓的切伦科夫辐射，这种辐射可以通过天文台的仪器探测到。尼萨和她的同事们从2015年开始收集数据。2021年，研究小组已经积累了足够的数据，可以开始对太阳的伽马射线进行足够仔细的研究。"在查看了六年的数据后，突然出现了这种过量的伽马射线，"尼萨说。"当我们第一次看到它时，我们想，'这肯定是我们弄错了。在这种能量下，太阳不可能这么亮。"太阳发出的光能量范围很大，但有些能量比其他能量更丰富。例如，通过核反应，太阳提供了大量可见光，也就是我们看到的光。这种光的能量约为1电子伏特，在物理学中是一种方便的测量单位。尼萨和她的同事们观测到的伽马射线的能量约为1万亿电子伏特，即1太电子伏特，缩写为1TeV。这个能量水平不仅令人惊讶，而且他们看到如此多的伽马射线也令人惊讶。20世纪90年代，科学家们曾预测，当高能宇宙射线--由黑洞或超新星等宇宙动力加速的粒子--撞击太阳中的质子时，太阳会产生伽马射线。但是，根据人们对宇宙射线和太阳的了解，研究人员还假设，很少会看到这些伽马射线到达地球。不过，当时还没有一种仪器能够探测到这种高能伽马射线，而且在一段时间内也不会有。2011年，美国国家航空航天局的费米伽马射线太空望远镜首次观测到了能量超过10亿电子伏特的伽马射线。在接下来的几年里，费米任务显示，这些伽马射线不仅能量非常高，而且数量比科学家最初预计的多出七倍。看起来还有更高能量的伽马射线有待发现。当望远镜发射到太空时，其探测器的大小和能力是有限的，例如费米望远镜对太阳伽马射线的测量最大值约为2000亿电子伏特。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1392807.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1392807.htm

我国天地联合观测到迄今最亮伽马射线暴 打破多项记录

我国天地联合观测到迄今最亮伽马射线暴打破多项记录2022年10月9日21点17分（北京时间），高海拔宇宙线观测站（LHAASO，拉索）、高能爆发探索者（HEBS）和慧眼卫星（Insight-HXMT）同时探测到迄今最亮的伽马射线暴（编号GRB221009A）。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1327665.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1327665.htm

探索宇宙极限：史上最亮伽玛射线暴的异常喷流结构

探索宇宙极限：史上最亮伽玛射线暴的异常喷流结构天文学家认为，GRB221009A代表着一颗正在坍缩的恒星的心脏中诞生了一个新的黑洞。在这幅图中，黑洞驱动着强大的粒子喷流以接近光速的速度飞行。这些喷流穿透恒星，发出X射线和伽马射线，流向太空。图片来源：NASA/Swift/CruzdeWilde当天文学家在2022年10月9日探测到名为GRB221009A的伽马射线暴时，他们称其为"BOAT"，即有史以来最亮的伽马射线暴。现在，在其首次爆发数月之后，研究GRB221009A的科学家描述了爆炸期间喷射出的物质的不寻常结构，这或许可以解释GRB221009A的极端性质，以及为什么其余辉在事件发生后如此长的时间内仍然可见。乔治-华盛顿大学（GW）和合作机构的研究人员最近在《科学进展》（ScienceAdvances）杂志上发表了他们的发现。伽马射线暴是宇宙中最剧烈、能量最大的爆炸，在短短几秒钟内释放的能量相当于太阳一生产生的能量。据科学家称，GRB221009A是一颗大质量恒星坍缩成黑洞的结果。研究小组通过研究10月份伽马射线暴的大量多波长数据发现，GRB221009A的喷流呈现出窄核宽翼的特点。这与其他灾难性事件产生的伽马射线暴中的喷流类型不同，或许可以解释为什么科学家在GRB221009A爆炸后的几个月里一直能看到它的多波长辉光。与研究报告的主要作者、乔治-华盛顿大学研究生布兰登-奥康纳（BrendanO'Connor）一起了解有关GRB的更多信息以及研究GRB的重要性。资料来源：乔治华盛顿大学"GRB221009A代表着我们对伽马射线暴的理解向前迈进了一大步，它证明了最极端的爆炸并不符合人们对普通伽马射线暴所假设的标准物理学，"GW研究生、研究的主要作者布伦丹-奥康纳（BrendanO'Connor）说。奥康纳领导的研究小组去年10月使用智利双子座南望远镜观测了这一事件。"GRB221009A可能相当于长GRB的罗塞塔石碑，迫使我们修改关于大质量恒星坍缩过程中如何形成相对论性流出的标准理论。"这些发现将推动未来对伽马射线暴的研究，并促使科学家开发伽马射线暴喷流结构的模拟。"长期以来，我们一直认为喷流的形状就像冰淇淋甜筒，"GW大学物理学副教授、该研究合著者亚历山大-范德霍斯特（AlexandervanderHorst）说。"然而，近年来发生的一些伽马射线暴，尤其是本文介绍的工作表明，我们需要更复杂的模型和对伽马射线暴喷流的详细计算机模拟。"这项题为"结构化喷流解释了极端伽马射线暴221009A"的研究发表在《科学进展》（ScienceAdvances）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1378569.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1378569.htm

超越可见光 天文学家揭开伽马射线暴的秘密

超越可见光天文学家揭开伽马射线暴的秘密质量超过太阳十倍的恒星会发生大爆炸，变成黑洞，并伴随着可通过太空望远镜探测到的短暂而不可预测的伽马射线暴。对这些爆发及其相关光学辐射的详细研究，如2021年的GRB210619B所见，为了解这些恒星爆炸的运作及其产生的条件提供了宝贵的数据。当恒星的质量超过太阳质量的10倍时，这种情况就会导致内核收缩，外壳爆炸性破裂。这将导致银河系规模的超强爆炸。质量最大的恒星就是这样变成黑洞的。这些爆炸伴随着强烈的伽玛射线暴--一种光子流，其能量比我们熟悉的可见光量子大几百万倍。伽马射线暴是一个极其短暂的事件，持续时间从几分之一秒到几百秒不等，而且无法预测。我们无法预测伽马射线暴在天空中的准确位置和准确时间。此外，由于地球大气层会阻挡伽马射线辐射，伽马射线暴只能通过太空望远镜探测到。伽马射线暴从20世纪60年代末开始被记录。多年来，科学家们只记录到人眼看不到的伽马射线辐射。然而，有人认为这些伽马射线暴可能伴随着从地球上可以观测到的光学辐射。事实上，1999年1月23日首次观测到了这种辐射。为了能够快速探测到光学辐射，科学家们开发了机器人望远镜，能够直接从爆发地点收集实时数据。2021年6月20日，位于捷克共和国和西班牙的望远镜以及位于北高加索地区、由喀山联邦大学拥有的俄罗斯Mini-MegaTORTORA系统观测到了GRB210619B，这是迄今为止记录到的最强大的伽马射线暴之一。这些望远镜在伽马射线闪光28秒后开始记录发光余辉。通过三台望远镜同时获取的数据，可以重建光曲线的整体形状、不同时间的光学光谱斜率以及光学辐射的早期多波段演变。"我们很幸运。首先，我们观测到了相当明亮的余辉。其次，我们通过频繁捕捉图像，以高时间分辨率观测到了余辉。第三，我们获得了有关光辐射光谱的信息。在Mini-MegaTORTORA系统中，我们可以同时使用一组光学滤光片进行观测，包括蓝色和可见光（黄绿色）。换句话说，我们不仅测量了整体亮度，还测量了特定单色显示的亮度。"这项研究的合著者、HSE物理系副教授AntonBiryukov说："这是一个罕见的、几乎独一无二的案例。"有了包括光学范围在内的各种波段辐射的详细数据，就有可能确定与光学辐射起源区域的伽马射线暴相关介质的物理参数。"研究小组获得的大量数据集使我们能够研究伽马射线暴现象的内部运作。科学家解释说："这就好比用外科手术解剖伽马射线暴，窥探其内部机制：检查运动中的粒子、粒子的能量水平、周围介质的密度以及相关磁场的特征。"研究报告的作者得出结论，在伽马射线暴期间观测到的发光现象是由高能带电粒子的运动引起的，这些粒子在以强大磁场为特征的稀薄介质中表现出几乎与光速无异的速度。"伽马射线暴就像来自早期宇宙的信标。我们在几十亿光年的距离上记录这些现象。"比留科夫解释说："这些罕见的来源让我们有机会了解数十亿年前恒星的运行情况以及它们的存在是如何结束的，探索包裹它们的星际环境，比如星际气体的成分和数量，以及它们是如何与恒星喷出物相互作用的。"但是，研究伽马射线暴不仅能扩大我们对最大规模遥远恒星的了解。从基础物理学的角度来看，伽马射线暴是一个天然的物理实验室，它展现了可以想象到的最极端的条件，包括超高的能量、速度、密度和引力。正是在这些状态下，科学家们可以检验人类现有的物理理论。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1374493.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1374493.htm

最强伽马射线暴 将会曝出这些超新星“猛料”

最强伽马射线暴将会曝出这些超新星“猛料”图1智利的双子座南望远镜对GRB221009A的观测（图片来源：双子星天文台/NOIRLab/NSF/AURA//B.O'Connor(UMD/GWU)&J.Rastinejad&W.Fong(西北大学)短短几小时间，全球数以万计的望远镜指向了爆炸的源头，纷纷记录下这载入史册的一刻。这一事件有个绰号叫做“BOAT”（brightestofalltime），官方名称是“GRB221009A”，科学家们希望通过它阐明在可怕的黑洞中的物理学知识。马里兰和乔治华盛顿大学的布兰登·奥康纳表示：“这是百年一遇，甚至是千年一遇的大事记，我们惊叹于它的出现，并十分庆幸自己有机会研究它。”其实，伽马射线并不稀奇，几乎每天都有一束掠过地球，宇宙中出现的次数更加频繁。大质量恒星超新星爆炸中产生中子星，这一恒星尸骸逐渐燃尽了能量，坍塌引起的伽马射线仅闪耀几分之一秒。而由黑洞引起的伽马射线能长达几分钟，它从超新星爆炸中产生，吞噬了母星的大量物质，不得以巨大射流的形式喷射出来。此次观察到的伽马射线暴相比以往格外突出，产生的光子轰击探测器长达十分钟，携带的能量远高于往常观测值。在18太电子伏特下，GRB221009A的光子能量是地球上最强大的粒子发生器——大型强子对撞机产生光子的两倍。伽马射线与宇宙尘埃相互作用产生的爆炸余波也很不寻常，尽管伽马射线源被银河系的厚带阻隔，但比之前所见的余辉都要闪耀，爆炸使地球大气层发生电离，干扰了长波无线电通信。图2智利的双子座南望远镜观测到的GRB221009A伽马射线暴（图片来源：双子星天文台/NOIRLab/NSF/AURA//B.O'Connor(UMD/GWU)&J.Rastinejad&W.Fong(西北大学)）布兰登·奥康纳表示，2022年10月14日，伽马射线发射五天后，我们借助智利的双子座南望远镜，追踪到了大约30%伽马射线的来源，它来自于充满灰尘的人马座星系，也被称作箭星系。同时也带来了另一个惊喜，此次伽马射线暴相比以往离地球更近。参加测量的西北大学学生吉利安·拉斯蒂内贾德说，该射线产生于大质量恒星的坍塌，这些恒星寿命很短。它们遵循宇宙中恒星的形成历史，所以恒星的形成越激烈，这些爆发也越多，大约是宇宙年龄的一半。然而，这次伽马射线暴发生时间较晚，距离我们更近。天文学家推测GRB221009A来源于地球外24亿光年处，此前也观察过更近距离的射线暴，但这次能量高显得非常突出。“正是由于足够耀眼，我们有充足的时间挖掘更多细节”，布兰登·奥康纳指出，“目前至少有50台望远镜在全波段观测，我们能够最大限度地利用科学技术”。实际上射线暴仅仅维持数分钟，但余波影响可持续数周。此外科学家们也致力于寻找超新星引发的爆炸，它向外喷射物质的速度更慢。布兰登·奥康纳说，我们目前的理解是大质量恒星向内坍缩形成黑洞，恒星的残骸不断被吸入，以喷流的形成从黑洞中喷射，并以接近光速运行，形成了伽马射线暴。同时，一部分残骸向外反弹，以较慢的速度运行，形成了超新星爆炸。图3最强伽马射线暴引燃的宇宙尘埃环（图片来源：NASA/Swift/A.Beardmore（英国莱斯特大学））最初形成的伽马射线暴与周围物质作用形成余波，拉斯蒂内贾德表示，该波长横跨电磁波范畴，在X射线和无线电波区域最适宜观察，科学家仍致力于观测射线余波，它首先被宇航局伽马射线追踪卫星Swift拍摄到，在爆炸后几小时在源头周围形成彩色环。望远镜现在可以看到GRB221009A处超新星爆炸的最初迹象，拉斯蒂内贾德指出，未来几周爆炸现象将完全呈现在我们面前，但由于爆炸源位置受限，我们可能无法看到整个超新星爆炸消亡。它逐渐去往太阳后方，所以持续到今年11底，我们在明年2月才能再次观测。她指出，2023年宇航局詹姆斯·韦伯和哈勃太空望远镜将一同加入该项工作，分别贡献出它们超强的光学和红外探测能力。探索爆炸产生的能量是一个标志性事件，对于探究其中的化学物质亦是如此，我们对于宇宙中一些重元素的产生仍不清楚，研究超新星有助于我们破解谜题。图4新生黑洞形成强大的伽马射线喷流（图片来源：NASA/ESA/M.Kornmesser)20世纪60年代，用于窥视苏联核试验的军用卫星偶然发现了伽马射线，几十年间伽马射线仍是一个谜题，直到90年代，科学家们首次意识到，隐藏在宇宙中各个角落的伽马射线可能与恒星坍缩有关。目前大量关于伽马射线的理解，仍然是基于理论计算和模拟，科学家们相信此次伽马射线暴将很好地修正之前的理论。科学家们将充分抓住这千载难逢的机会，未来几个月将有海量的文章发表出来。尽管能量类似的爆炸为科学研究带来了福音，但科学家们并不希望这类大爆炸发生在地球附近，最好也不要在我们的星系中。科学家们认为从几千光年外射向地球的伽马射线会破坏臭氧层，引发大气变化最终产生冰河时代。事实上，一次类似的伽马射线暴造成了地球上五大物种灭绝事件之一—约4.4亿年前的奥陶纪物种大灭绝。“幸运的是，此次喷流产生的伽马射线暴非常狭窄，只有几度宽”，布兰登·奥康纳表示，“如果它恰好发生在我们星系，直指我们，那可就危险了，不过好在这类现象发生的概率极低”。补充解释：①NOIRLab：NationalOptical-InfraredAstronomyResearchLaboratory国家光学红外天文研究实验室②NSF：NationalScienceFoundation国家科学基金会③AURA：AssociationofUniversitiesforResearchinAstronomy大学天文研究联合组织④太电子伏特亦即兆兆电子伏特，10^12ev⑤LHC：LargeHadronCollider大型强子对撞机⑥Swift：SwiftGamma-rayBurstExplorer雨燕γ射线暴探测器BY:TerezaPultarovaFY:gxm...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1418725.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1418725.htm