中国“慧眼”“极目”精确探测迄今最亮伽马暴 亮度纪录提升50倍

中科院举行“慧眼”“极目”精确探测迄今最亮伽马暴新闻发布会，慧眼展示该伽马暴艺术想象图。中国最亮　中新社记者 孙自法　摄

      中新网北京3月29日电 (记者 孙自法)作为宇宙大爆炸之后最剧烈的极目精确爆炸现象，伽马射线暴(伽马暴)长期以来一直是探测天体物理学家持续跟踪观测和聚焦研究的重要领域。

中国科学院在北京举行“慧眼”卫星和“极目”空间望远镜精确探测迄今最亮伽马射线暴新闻发布会。暴亮　中新社记者 孙自法 摄

　　发现迄今最大亮度伽马暴

　　中国科学院高能物理研究所(中科院高能所)与全球40余家科研机构北京时间29日凌晨联合发布，度纪基于中国“慧眼”卫星(Insight-HXMT)和“极目”空间望远镜(GECAM-C)对产生于距离地球24亿光年宇宙深处、录提编号GRB 221009A伽马暴的升倍高精度测量，发现其具有迄今观测到的慧眼最大亮度，一举将伽马暴的中国最亮亮度纪录提升了50倍。

中国科学院在北京举行“慧眼”卫星和“极目”空间望远镜精确探测迄今最亮伽马射线暴新闻发布会。迄今　中新社记者 孙自法 摄

　　通过“慧眼”“极目”在硬X射线和软伽马能段对GRB 221009A伽马暴的瞬时辐射和早期余辉成功进行迄今国际最高精度的测量，不仅实现精确探测迄今最亮伽马暴，而且发现其各向同性能量也打破纪录，相当于在1分钟内释放8个太阳质量的全部能量，还揭示该伽马暴产生了极为狭窄、极端明亮、接近光速运动的喷流。

　　本项重要研究工作由中科院粒子天体物理重点实验室领衔来自中国、美国、意大利、法国、德国等30余家研究机构的国际合作团队完成，相关成果论文已在预印本平台上在线发布。中科院高能所粒子天体物理中心副主任、“极目”空间望远镜首席科学家熊少林研究员，中科院高能所粒子天体物理中心主任、“慧眼”卫星首席科学家张双南研究员，美国内华达大学拉斯维加斯分校张冰教授为论文共同通讯作者，国际合作团队另有175人为论文署名作者。

迄今发现的最亮伽马射线暴(GRB 221009A)想象图。　中科院高能所 供图

　　千年一遇的天体爆发事件

　　研究团队科普介绍说，伽马暴包括两种类型，一类产生于很大质量恒星的核心坍缩爆炸，持续时间通常长于2秒，此次发现的迄今最亮伽马暴即属于此类；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。

　　这两类天体爆炸均能产生一颗黑洞或中子星等极端致密天体，其通过极强引力吞噬周围物质并以接近光速从两极喷射物质，形成一对相反方向的喷流。喷流内部的激波或磁重联等过程加速带电粒子产生伽马射线辐射，称为瞬时辐射。喷流和周围的星际介质相互作用也能产生辐射，称为余辉。只有喷流恰好对准地球时，人类才有机会探测到这些辐射。

　　自从1967年人类发现首个伽马暴至今，科学家们已探测到近万例伽马暴。2022年10月9日，包括中科院高能所牵头研制建设的空间和地面观测设备在内，全球众多天文设施均观测到GRB 221009A伽马暴，它具有极端的亮度和相对较近(距地球24亿光年)的距离，从而使其成为名副其实的千年一遇的历史性天体爆发事件。

　　张双南研究员解释说，虽然宇宙中肯定还存在亮度更高的伽马暴，但由于其喷流正好指向地球且被探测到的机会非常难得，因此，本次研究精确探测到迄今最亮伽马暴“是千年甚至万年一遇的事件”。

“慧眼”卫星和“极目”空间望远镜观测迄今最亮伽马暴示意图。　中科院高能所 供图

　　“慧眼”“极目”为何能精确探测

　　既然全球众多天文设施均观测到GRB 221009A伽马暴，为什么中国“慧眼”“极目”能对其实施迄今国际最高精度的测量、实现精确探测？

　　熊少林研究员指出，中国专门为探测伽马暴和引力波电磁对应体而建造的“极目”空间望远镜和中国首台空间X射线天文望远镜“慧眼”卫星联合，在硬X射线和软伽马射线能段精确刻画了GRB 221009A伽马暴从前兆辐射到主暴、耀发以及早期余辉的各个关键阶段的辐射性质。

　　其中，“极目”正好处于能够记录极高伽马射线流强的特殊观测模式，避免了因极端亮度而容易产生的各种仪器效应(包括数据饱和丢失、信号堆积、死时间过大等)，成功对该伽马暴极端明亮的主暴进行完整而精确的探测。同时，“慧眼”配备的高能X射线望远镜凭借其在兆电子伏能区最大的有效面积，成功探测到该伽马暴，并获得其前兆辐射和早期余辉的高质量数据。

　　基于“极目”的精确观测数据，研究团队发现GRB 221009A伽马暴具有迄今探测到的最高的亮度，并将伽马暴亮度纪录提升了50倍，并发现该伽马暴的各向同性能量也打破纪录，相当于在1分钟内释放8个太阳质量的全部能量。

　　与此同时，研究团队根据“慧眼”“极目”联合观测结果推测，GRB 221009A伽马暴的余辉由慢衰减到快衰减的拐折出现得非常早，意味着产生伽马射线的喷流非常狭窄，是人类探测到的最狭窄的伽马暴喷流之一。研究团队认为，极为狭窄的喷流可能是该伽马暴看上去极端明亮的原因之一。因此，本次迄今最亮伽马暴的观测发现和研究成果，也为学界深入理解类似极端宇宙爆发现象提供了崭新视角。

新闻发布会上，德国图宾根大学安德烈亚·圣安杰洛(Andrea Santangelo)教授点评成果。　中新社记者 孙自法 摄

　　天地联合观测获多项首次发现

　　据中科院高能所介绍，“慧眼”卫星和“极目”空间望远镜科学工程均由该所提出和牵头研制。其中，“慧眼”2017年6月成功发射以来，卫星在轨稳定运行超过5年，已在黑洞、中子星、快速射电暴等领域取得一系列重要成果；“极目”(也称“怀柔一号”)卫星则是中科院空间科学(二期)战略性先导科技专项支持的机遇型空间科学项目。

　　参与本次迄今最亮伽马暴发现和研究的是“极目”系列第三颗空间载荷——“极目”空间望远镜，其于2022年7月搭载中国空间新技术试验卫星(SATech-01)发射入轨。“极目”采用一系列创新的探测技术，并开创性使用北斗导航系统短报文服务实现星地准实时通讯，已发现一大批伽马暴、磁星爆发、快速射电暴的高能对应体、太阳耀斑以及地球伽马闪等高能爆发现象。

　　中科院高能所透露，在对GRB 221009A伽马暴千年一遇的历史性观测中，该所地面大科学装置——高海拔宇宙线观测站(英文缩写LHAASO，中文昵称“拉索”)与两大空间设施“慧眼”“极目”还开展了天地联合观测，其中，“拉索”利用其大量的甚高能观测数据，也收获多项重要首次发现，将于成果论文发表后对外公布。(完)

来源：中新网