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宇宙中最强爆炸,迄今最高能量伽马暴被发现

2019年11月21日7:07 环球解密

    伽马射线暴(简称伽马暴)是宇宙中已知的最强爆炸。最新研究表明,伽马暴产生的能量甚至比天文学家以前意识到的还要强。

    这项新研究发表于2019年11月20日《自然》杂志上的三篇论文中。

    文章作者之一,德国电子加速器研究中心(DESY)的伽马射线天文学首席科学家大卫·贝格(David Berge)说:“伽马暴是宇宙中已知的最强大的爆炸,在几秒钟就可以释放出比太阳在其整个生命周期中发出的能量还要更多。伽马暴的超强辐射几乎可以穿越整个可见宇宙。”

    目前理论认为,伽马暴是巨型恒星死亡或中子星或黑洞的合并导致的,属于宇宙中一种极为剧烈的星体变更过程。

    这种剧烈现象开始于非常明亮的伽马射线闪光,持续毫秒至几分钟不等。接下来是持续数月甚至数年的多波段余晖。

    先前的研究表明,伽马暴可能会产生非常高能量的伽马射线。但是之前科学家们从未发现这种高能伽马射线,即能量高于1000亿电子伏特的光子。

    这次新发现的伽马暴有两个,一个在2018年7月(编号为GRB 180720B),另一个在2019年1月(编号为GRB 190114C)。美国国家航空航天局(NASA)发射的费米伽玛射线卫星(Fermi Gamma-Ray Space Telescope)首先看到了爆发并向全球发布了信息。很快,全球多个望远镜定位并瞄准了这两个伽马暴,包括这项研究使用的MAGIC和HESS伽马射线望远镜阵。

    文章作者之一,DESY的博士研究生科西莫·内格罗(Cosimo Nigro)说:“我们能够如此迅速地指向伽马暴起源区域,以至于我们在最初发现爆炸后仅57秒就可以开始观测。”

    他补充道:“在观测的前20分钟,我们从GRB 190114C中检测到数千个光子。”

    GRB 190114C起源于40亿光年以外,而GRB 180720B距离地球约70亿光年。这意味着它们都发生在遥远宇宙中的星系,发出的光经过了很长时间才到达地球。

    研究人员认为,这些新观测表明,直到现在,科学家们仍可能看不到伽马暴可能发射的巨大能量的一半。文章作者之一,DESY的博士后康斯坦察·萨塔莱卡(Konstancja Satalecka)说:“我们的测量结果表明,高能伽马射线释放的能量与所有较低能量的辐射量相当。这非常令人震惊!”

    根据对这次发现的高能伽马射线的分析,科学家们认为,它们可能是光子与爆发中碰撞能量最高的电子所致。“光子和电子握手并交换能量——光子获得非常高的能量,电子失去能量。”文章作者之一、MAGIC望远镜合作组发言人、德国马克斯·普朗克物理研究所(Max Planck Institute for Physics)的研究员拉兹米克·米尔佐扬(Razmik Mirzoyan)说。

    科学家们希望,未来的研究将继续探测来自伽马射线爆发的超高能伽马射线。米尔佐扬说:“这些观测将帮助科学家更好地理解伽马暴的物理机制及其与周围环境的相互作用。”

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