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中国天体物理学家发现迄今为止最高能的伽玛射线暴

发布时间:2019-02-01 15:54:38 来源:cnBeta.COM 责任编辑:caobo

2019年1月14日,45亿光年远的伽玛射线暴被NASA的费米和雨燕卫星接收到,通过分析数据,罗马大学和国际相对论天物理中心的天体物理学家王瑜和李亮发现,这可能是有记录以来最为特殊的伽玛暴。这颗伽玛暴放出大量的超高能光子,温度高达100亿度。50秒后,MAGIC望远镜第一次在伽玛暴中观测到了一百万兆电子伏特(TeV)的光子。吸引了全球天文界的注意力,大量知名的卫星和望远镜正在跟踪其发展。

伽玛射线暴是宇宙中最剧烈的爆炸,持续几秒到几十秒,每秒的亮度相当于宇宙中所有几十万亿亿颗恒星亮度的总和,伽玛暴起源自中子星的合并和黑洞的产生,全宇宙每天产生一到两次伽玛射线暴。伽玛暴所在的星系中所有行星的大气层都会被摧毁,距离近的行星直接蒸发。

(图片为NASA模拟的伽玛射线暴爆发)

格林威治时间2019年1月14日晚上8点57分03秒,45亿光年远的一颗伽玛射线暴发出的光子传到了地球,被NASA的费米和雨燕卫星接收到,通过分析卫星数据,罗马大学和国际相对论天物理中心的天体物理学家王瑜和李亮发现,这可能是有记录以来最为特殊的伽玛射线暴。这颗伽玛射线暴释放出大量的超高能光子,单个光子的能量相当于太阳发出的可见光光子能量的100亿倍。

中国科学院高能物理研究所千人计划教授张双南领导的“慧眼”硬X射线调制望远镜也对这个伽玛射线暴进行了观测,得到了X射线能段的演化图像。“慧眼”是中国研制的第一颗X射线天文卫星,于2017年6月15日在酒泉卫星发射中心成功发射。是继地球空间探测双星、“悟空”号暗物质粒子探测卫星和“墨子”号量子通讯卫星之后,我国又一颗天文科学卫星。

王瑜和李亮研究员联合罗马大学的Rahim Moradi博士进一步分析发现,这个伽玛射线暴的多波段演化形态与2013年4月27日发生的伽玛射线暴极为类似,亮度的变化曲线非常吻合。2013年的这颗伽玛射线暴因为巨大的能量和大量的高能光子受到了广泛的关注,被美国《科学》杂志多篇研究论文报道。这两颗伽玛射线暴类似的演化特征反映出高能伽玛射线暴产生于同一物理机制,通过两者的对比天体物理学家能够更加可靠的建立物理模型,进而理解黑洞的产生过程。而其高能光子的观测能够测试量子引力理论,包括接受度最高的超弦理论和圈量子理论。另一方面极少数的伽玛射线暴观测到热成分,并且热成分占总能量的特征比例很低(<10%),此前观测到热成分最显著的伽玛暴发生在2009年9月2日,热成分占比超过一半,而最近的这颗伽玛射线暴拥有类似比例的热辐射能量(~50%),温度高达100亿度。更令人吃惊的是,这颗拥有各种特殊观测的伽玛射线暴发生50秒后,德国马克斯普朗克研究所的天文学家Razmik Mirzoyan领导的切伦科夫望远镜MAGIC观测到了少量的超高能光子,光子能量达到可见光的1万亿倍,这是所有伽玛射线暴中观测到的最高能的光子,也是唯一一颗观测到一百万兆电子伏特(TeV)的伽玛射线暴。总之,这可能是迄今为止观测到的最引人瞩目伽马射线暴。

王瑜研究员,李亮研究员,和Rahim Moradi博士撰写了科学论文。国际相对论天物理中心主任,前意大利航天局科学委员会主席,黑洞和玻色星概念的提出者Remo Ruffini(雷蒙·鲁菲尼)教授参与了理论模型的讨论。