图①：科学荷载“高能爆发探求者”（示意图）。图②：“慧眼”卫星（示意图）。图③：中国高海拔宇宙线观测站（“拉索”）。以上均为中科院高能所供图制图：张丹峰
中国科大学高能化学研究所负责建设和运行管理的中国高海拔宇宙线观测站（“拉索”）、科学荷载“高能爆发探求者”和“慧眼”卫星三大科学装置，近期同时侦测到迄今最亮的伽玛射线暴（）。这是我国首次实现对伽玛射线暴的天地多手段联合观测，打破了伽玛射线暴色温最高、光子能量最高、探测能量范围最高等多项伽玛射线暴观测纪录，对于阐明伽玛射线暴的爆发机制具有重要价值。
比往年最亮伽玛射线暴亮10倍以上
伽玛射线暴是宇宙中最剧烈的天体爆发现象，首次发觉于上世纪60年代。伽玛射线暴短至几微秒，历时数小时，释放的能量超过太阳在其一生幅射能量的总和。持续时间较长的伽玛射线暴形成于比太阳大几十倍的星体恒星坍缩爆燃，而持续时间较短的伽玛射线暴则形成于两个致密天体（如黑洞或中子星）合并爆燃，还可能伴随发射引力波。
伽玛射线暴的观测研究是天文前沿领域，近些年来不断取得重大突破。2017年8月17日，在一个由两颗中子星合并爆燃形成的伽玛射线暴之前观测到伴随形成的引力波，这是人类首次在电磁波和引力波窗口同时观测宇宙天体，开启了多信使天文学的新时代。
这次，迄今最亮的伽玛射线暴，近期被三大科学装置同时侦测到。在这个伽玛射线暴发生之前，人类侦测到的伽玛射线暴色温纪录保持者是2013年4月27日发生的编号为的一个伽玛射线暴，全世界几乎所有重要望远镜都进行了观测。
本次观测中，“拉索”将伽玛射线暴光子最高能量纪录提高近20倍，在国际上首次打开10万亿电子伏波段的伽玛射线暴观测窗口，并与“慧眼”卫星和“高能爆发探求者”一起，发觉这个爆发风波比往年人类观测到的最亮伽玛射线暴亮了10倍以上。
实现对伽玛射线暴的天地多手段联合观测
本次侦测到的高硬度爆发，发生在距离月球24亿光年处。这么明亮的伽玛射线爆发，预计每几六年甚至百年才能出现一次。本次“拉索”探测到了大量的高能光子，最高光子能量达到了18万亿电子伏，在国际上首次打开了10万亿电子伏波段的伽玛射线暴观测窗口。
“拉索”实验中科院高能所团队首席科学家曹臻研究员说：“这次‘拉索’在千亿电子伏以上的甚高能区记录到几万个光子讯号，将给出伽玛射线暴最高能段的光变曲线最精细的检测。”
凭着先进的侦测器设计，“高能爆发探求者”成功对伽玛射线暴的软伽玛射线光变特点进列宽精度观测，凸显出早期爆发和后随耀眼的演进过程。“慧眼”卫星的高能、中能和低能X射线望远镜首次在伽玛射线暴观测中同时侦测到讯号，但是由于“慧眼”卫星当时正在扫描观测该天区，从而对这个迄今最亮伽玛射线暴的余晖进行了及时检测。
得益于中科院高能所近年天地一体化观测能力建设的高速发展，尤其是“拉索”的成功建造和运行抢占国际领先地位，高能所首次实现对伽玛射线暴的天地多手段联合观测，并独家实现从最高的十几万亿电子伏光子（“拉索”）到百万电子伏伽玛射线（“高能爆发探求者”）和千电子伏X射线（“慧眼”卫星）的多谱段精细检测，跨越超9个量级。
曹臻说：“在过去半个多世纪侦测到的数千个伽玛射线暴中，最高能量光子达到大概1万亿电子伏（TeV）。本次‘拉索’探测到大量的高能光子伽玛射线，最高光子能量达到18万亿电子伏。”
引起巨大反响，大量相关研究迅速展开
“拉索”是以宇宙线观测研究为核心的国家重大科技基础设施，由中国自主提出并设计建造。该观测站坐落广东省丹巴县海拔4410米的海子山，主体工程于2021年7月完成建设并投入科学运行，是目前世界上灵敏度最高的超高能伽玛射线天文台，其运行开启了“超高能伽玛天文学”观测时代。捕捉和高统计量观测伽玛射线暴是“拉索”的重要科学目标之一，这次色温空前的爆发刚好发生在“拉索”视场的中心附近，为完成该项科学目标奠定了强大的观测基础。
“慧眼”卫星是我国第一颗空间X射线天文卫星，于2017年6月发射运行，在轨观测5年多来，已在黑洞、中子星、快榴弹电暴等方面取得一大批重要原创成果。
“高能爆发探求者”是去年7月发射的空间新技术试验卫星的主要科学荷载之一，它采用“怀柔一号”卫星所开创的新型侦测技术以及基于北斗短报文的准实时星地通讯方案伽玛射线，才能迅速下传观测数据。“高能爆发探求者”目前处于在轨测试阶段，预计将获得更多重要成果。
伽玛射线暴发生后，“拉索”实验中科院高能所团队迅速展开数据剖析，在爆发后不到十天就通过伽玛射线暴协同观测网（GCN）向国际同行发布初步观测结果。进一步的数据剖析和科学研究正由“拉索”国际合作组成员竭力举办。中科院高能所“慧眼”卫星和“高能爆发探求者”观测运行团队、载荷团队和数据剖析团队正迅速投入观测剖析，并及时启动机遇观测。在项目团队密切协作下，“慧眼”卫星和“高能爆发探求者”已得到初步剖析结果，并通过天文电报和伽玛射线暴协同观测网向国际同行发布。
目前，侦测结果已在国际引起巨大反响，大量相关研究展开，涌现出关于新数学可能性的许多讨论。这种检测对宇宙中存在的背景光场等基本化学参数和模型将做出强烈的限制，预计会形成重要的认知水平提高。
(本报记者吴月辉)《人民晚报》（2022年10月18日第14版）
