中国“拉索”录下千年一遇“宇宙烟花”

　　图：“拉索”的广角切伦科夫望远镜阵列，于千年一遇的天体观测中发挥重要作用。

　　约20亿年前，约24亿光年外的一颗比太阳重20多倍的“超级太阳”大质量恒星燃烧完其核聚变燃料，瞬间坍缩引发巨大爆炸火球，发出了持续几百秒的巨大“宇宙烟花”──伽马射线暴。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穿过宇宙，飞向地球，于2022年10月9日晚上21时20分50秒抵达位于四川的高海拔宇宙线观测站（LHAASO，中文简称“拉索”）的视场范围，6万多个伽马光子被“拉索”收集到。经几个月分析，科学家们终于揭开该事件面纱，在世界上首次制作完成“宇宙烟花”完整全过程纪录片。鉴于此次爆发千年不遇的稀缺性，此结果预期在今后几十甚至上百年内保持最佳。大公报记者 刘凝哲北京报道

　　6月9日，这项观测研究成果以“极亮伽马射线暴221009A窄喷流的万亿电子伏特余辉”（A tera-electronvolt afterglow from a narrow jet in an extremely bright gamma-ray burst 221009A）为题在线发表于《科学》（Science）杂志，论文由LHAASO国际合作组完成。

　　教科书式观测 可保“百年最佳”

　　LHAASO项目首席科学家、LHAASO国际合作组发言人、中国科学院高能物理研究所研究员曹臻表示，“拉索”收集到的信号细节表明，探测到的光子来源于主爆之后的后随爆炸。伽马射线暴事件的“主爆”，也称为瞬时辐射，是初始阶段的巨大的爆炸，表现为强烈的低能的伽马射线辐射。接近于光速的爆炸物与周围环境气体碰撞则产生“后随爆炸”，也称为余辉。“‘拉索’首次精确地观测了‘后随爆炸’的完整过程，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。

　　值得一提的是，凭借对上万个伽马射线暴的观测，科学家们已建立了似乎完美的理论模型，甚至于对它深信不疑了。“拉索”实现了其他实验没有达到的高能量波段光变过程的教科书式的完整观测，对理论模型的精确检验提供了实验基础。鉴于此次爆发千年不遇的稀缺性，这个观测结果预期将在今后几十甚至上百年内将保持最佳。

　　论文通讯作者之一、中国科学院高能物理研究所研究员姚志国说，在后随爆炸过程中，“拉索”首次探测到光子流量的极速增强。不到两秒的时间内流量增强了100多倍，之后的缓慢增长行为却符合后随爆炸的预期特征。早期如此快速的增强现象超出了以往理论模型的预期。科学家们相信，此次发表的观测结果将会引发科学界对伽马射线暴能量注入、光子吸收、粒子加速等机制的深入探讨。

　　成果独一无二 后续更多揭秘

　　“拉索”观测表明，高能辐射在起爆之后不到10分锺的某个时刻，亮度突然快速减弱。“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。

　　对于此次观测，曹臻表示，这是独一无二的“拉索”，取得的独一无二的成果。他说，截至当下，本场爆炸事件还有其他的许多新发现，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。