中国卫星精确探测迄今最亮伽马射线暴，将亮度纪录提升50倍
“慧眼”“极目”实现迄今最亮伽马暴最高精度测量，将亮度纪录提升50倍
1分钟内将8个太阳的质量全部转化为能量释放，这便是迄今最亮伽马射线暴GRB 221009A暴发时产生的各向同性等效能量。3月29日，中国科学院高能物理研究所与全球40余家科研机构联合发布了最新研究成果，宣布对该伽马暴的观测将人类伽马暴观测亮度纪录提升了50倍。我国“慧眼”硬X射线调制望远镜卫星、极目空间望远镜等天文观测设备均为本次观测作出了独特贡献。
2022年10月9日晚，全球众多天文设施同时观测到了一个历史性事件——伽马暴GRB 221009A的暴发信号到达地球。它产生于距离地球24亿光年的宇宙深处，极端的亮度和相对较近的距离，使其成为“千年一遇”的暴发事件。
伽马暴是宇宙中继大爆炸之后最剧烈的爆炸现象，目前人类已探测到近万例，平均每天在全天会出现3个左右。“这种现象非常神秘，在观测中表现为伽马射线突然增多又消失，有些伽马暴产生的亮度会超过银河系。”极目空间望远镜首席科学家熊少林介绍，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，GRB 221009A即属于此类；另一类产生于两颗中子星、黑洞等极端致密天体的合并爆炸，通常短于2秒并同时发出引力波。只有伽马暴产生的喷流恰好对准地球时，人类才有机会探测到这些辐射。
幸运的是，本次暴发时，“慧眼”恰好在本底干净、观测噪声小的区域飞行，并处于扫描状态；极目空间望远镜则正处于能够记录极高伽马射线流强的特殊观测模式，就像是“眯缝着眼睛看太阳”，虽然直面“刺眼”的亮度，依然成功对伽马暴极端明亮的主暴进行了完整、精确的探测。
“这是我国‘慧眼’‘极目’等天文观测设备对本次观测作出的独特贡献，世界上其他观测设备都受限于探测器饱和等因素，没有实现精确测量。”熊少林自豪地说，我国获取到的光变曲线非常精细，没有出现“过曝”、数据丢失等现象，多设备观测则精确刻画了该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。
研究团队分析数据发现，该伽马暴具有迄今探测到的最高亮度，将伽马暴亮度纪录提升了50倍。而基于地球视角的观测数据，科研团队假设该伽马暴向各个方向都辐射了相同的能量，便计算出其各向同性等效能量将此前的纪录提升了三倍，相当于在1分钟内将8个太阳的全部质量转化为能量释放，也等同于1万个太阳一生释放能量的总和。
科研团队还观测到，该伽马暴余辉由慢衰减到快衰减的拐折出现得非常早，这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。熊少林说，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，为我们深入理解这种极端宇宙暴发现象提供了崭新视角。
意大利费拉拉大学教授Filippo Frontera评价该成果在诸多观测结果中“具有挑战性且独一无二（challenging and unique）”。目前，该成果已在论文预印本平台arXiv在线发布。本项工作由中国科学院粒子天体物理重点实验室牵头的国际合作团队完成，成员来自中国、美国、意大利、法国、德国等30余家研究机构，署名作者达178人。
围绕本次伽马暴暴发，“拉索”高海拔宇宙线观测站还利用大量甚高能观测数据做出了多项重要首次发现，后续成果将择期发布。接下来，“慧眼”“极目”等观测设备仍将继续仰望星空，熊少林说，科研团队将持续开展国际合作，破解伽马暴的谜题，并探索伽马暴与引力波、快速射电暴等天文现象的关系。未来，我国还将建造更多的天文观测设备，将探测能力向更高能、更灵敏等方向扩展。
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