中科院发布迄今最亮伽玛射线暴科研成果
上海时间3月29日下午2点,中国科大学高能化学研究所在上海与全球40余家科研机构联合发布了对迄今最亮伽玛射线暴GRB的研究成果。中国的“慧眼”卫星与“极目”空间望远镜联合,精确侦测到了这个千年一遇的伽玛射线暴,并取得重要科研成果。
2022年10月9日,包括中科院高能所牵头建造的空间和地面观测设备在内的全球诸多天文设施均侦测到了编号为GRB的伽玛射线暴。我国的“慧眼”卫星与“极目”空间望远镜在硬X射线和软伽玛能段对伽玛暴的瞬时幅射和初期余辉进行了国际最高精度的检测。
中国科大学高能化学研究所研究员熊少林:我们最重要的发觉是通过“极目”卫星,我们发觉它是打破了伽玛射线暴色温纪录,它比往年人类看见的任何伽玛射线暴,还要亮50倍。
通过研究,科研人员发觉该伽玛暴释放出的各向同性等效能量在1分钟内相当于8个太阳质量对应的全部能量,且形成了极为窄小、极端明亮、接近光速运动的喷流,另外,此次伽玛暴形成于距离月球24亿光年的宇宙深处,具有极高色温和相对较近的距离,是千年一遇的重要天文风波。
中国科大学高能化学研究所研究员熊少林:此次我们也是跟全球40多家科研机构联合发布对这个伽玛射线暴的侦测研究成果。我们在这个成果上面具有重要的作用和地位,这也提高了我们的信心,也表明我们国家自己研发的这种先进的侦测设备是可以为全人类做出重要贡献的。
“慧眼”与“极目”的观测发挥重要作用
作为我国自主研发的空间天文观测设备,“慧眼”卫星与“极目”空间望远镜取得的重要科研成果,为人类深入理解伽玛射线暴这类极端宇宙爆发现象提供了奇特的宝贵资料,也为我国空间科学和天文基础研究做出了重要贡献。
在对该伽玛射线暴的观测中,我国首台空间X射线天文望远镜“慧眼”卫星和“极目”空间望远镜联合,在硬X射线和软伽玛射线能段,精确描画了该伽玛暴从征兆幅射到主暴、耀发以及初期余辉的各个关键阶段的幅射性质。“极目”是我国专门为侦测伽玛暴和引力波电磁对应体而建造的空间望远镜,在此次观测中,恰好处于才能记录极高伽玛射线流强的特殊观测模式,防止了因极端色温而容易形成的数据饱和遗失、信号堆积等仪器效应,成功对该伽玛暴极端明亮的主暴阶段进行了完整而精确的侦测。“慧眼”卫星配备的高能X射线望远镜凭着其在兆电子伏能区最大的有效面积,成功侦测到该伽玛暴,并获得了其征兆幅射和初期余辉的高质量数据。
中国科大学高能化学研究所研究员熊少林:这个仪器的设计是完全由我们高能所,由我们中国的科研人员进行的设计,我们如今发觉这个创新的设计发挥了奇特的作用,对我们来检测这个伽玛射线暴发挥了极其重要的作用。
据介绍伽玛射线,通过对这个伽玛暴的观测,科研人员验证了我国的“慧眼”卫星与“极目”空间望远镜在侦测极端爆发天体方面的奇特设计,为后续举办相关观测研究打下了坚实的基础。
中国科大学高能化学研究所研究员熊少林:没有常年的投入和研究攻关,我们也不可能去建造我们国家自己的空间望远镜,所以就不能谈科研成果的获得了,所以我想这也是这种年来我们国家在空间科学、基础科研的大力投入所带来的必然产出。
伽玛射线暴人类认识宇宙的未知领域
伽玛射线暴简称伽玛暴,是宇宙大爆燃以后最剧烈的爆燃现象。自从1967年首个伽玛暴被发觉以来,人类至今已侦测到近万例伽玛暴。并且它们是怎么形成的?为什么能释放这么多的能量,至今仍是个谜。
伽玛射线暴依据来源可分为两类。第一类伽玛暴形成于很大质量星体的核心坍缩爆燃,持续时间一般小于2秒,此次发觉的伽玛暴就是属于这种;第二类伽玛暴则形成于两颗极端致密天体,比如中子星、黑洞等的合并爆燃,持续时间一般大于2秒,并一般同时发出引力波。
这两类天体爆燃均能形成一颗黑洞或中子星这样的极端致密天体,其通过极强引力吞噬周围物质并以接近光速的速率从两极喷射物质,产生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形成伽玛射线幅射,称为瞬时幅射。喷流和周围的星际介质互相作用也能形成幅射,称为余辉。只有喷流刚好对准月球时,人类才有机会侦测到这种幅射。
中国科大学高能化学研究所研究员熊少林:伽玛射线暴是一个持续了几六年的一个谜,经过那么多年研究,我们依然对伽玛射线暴的了解还不是太深入,例如说我们不是非常了解,伽玛射线暴是怎样形成的,它怎样在短短的几分钟内,甚至几秒钟内释放下来特别巨大的能量,这种能量比太阳在100亿年的寿命上面释放的能量总和还要多。所以人类还是未能理解它怎样释放如此多的能量。
据介绍,我们国家针对伽玛射线暴研究布署了一系列的空间项目,包括计划2023年年末要发射的爱因斯坦探针卫星伽玛射线,以及2024年要发射的空间变源监视器卫星等,一系列先进的侦测设备将有助于我们深入了解伽玛射线暴。
中国科大学高能化学研究所研究员熊少林:我们要去了解清楚伽玛射线暴它究竟是怎样形成的,它对我们理解最前沿的化学,例如说黑洞、中子星的性质有重要帮助。