中國天體物理學家發現迄今為止最高能的伽瑪射線暴

摘要： 感謝 doubting.me 的投遞 2019年1月14日，45億光年遠的伽瑪射線暴被NASA的費米和雨燕衛星接收到，通過分析資料，羅馬大學和國際相對論天物理中心的天體物理學家王瑜和李亮發現，這可能是有記錄以來最為特殊的伽瑪暴。這顆伽瑪暴放出大量的超高能光子，溫度高達100...

伽瑪射線暴是宇宙中最劇烈的爆炸，持續幾秒到幾十秒，每秒的亮度相當於宇宙中所有幾十萬億億顆恆星亮度的總和，伽瑪暴起源自中子星的合併和黑洞的產生，全宇宙每天產生一到兩次伽瑪射線暴。伽瑪暴所在的星系中所有行星的大氣層都會被摧毀，距離近的行星直接蒸發。

(圖片為NASA模擬的伽瑪射線暴爆發)

格林威治時間2019年1月14日晚上8點57分03秒，45億光年遠的一顆伽瑪射線暴發出的光子傳到了地球，被NASA的費米和雨燕衛星接收到，通過分析衛星資料，羅馬大學和國際相對論天物理中心的天體物理學家王瑜和李亮發現，這可能是有記錄以來最為特殊的伽瑪射線暴。這顆伽瑪射線暴釋放出大量的超高能光子，單個光子的能量相當於太陽發出的可見光光子能量的100億倍。

中國科學院高能物理研究所千人計劃教授張雙南領導的“慧眼”硬X射線調製望遠鏡也對這個伽瑪射線暴進行了觀測，得到了X射線能段的演化影象。“慧眼”是中國研製的第一顆X射線天文衛星，於2017年6月15日在酒泉衛星發射中心成功發射。是繼地球空間探測雙星、“悟空”號暗物質粒子探測衛星和“墨子”號量子通訊衛星之後，我國又一顆天文科學衛星。

王瑜和李亮研究員聯合羅馬大學的Rahim Moradi博士進一步分析發現，這個伽瑪射線暴的多波段演化形態與2013年4月27日發生的伽瑪射線暴極為類似，亮度的變化曲線非常吻合。2013年的這顆伽瑪射線暴因為巨大的能量和大量的高能光子受到了廣泛的關注，被美國《科學》雜誌多篇研究論文報道。這兩顆伽瑪射線暴類似的演化特徵反映出高能伽瑪射線暴產生於同一物理機制，通過兩者的對比天體物理學家能夠更加可靠的建立物理模型，進而理解黑洞的產生過程。而其高能光子的觀測能夠測試量子引力理論，包括接受度最高的超弦理論和圈量子理論。另一方面極少數的伽瑪射線暴觀測到熱成分，並且熱成分佔總能量的特徵比例很低(<10%)，此前觀測到熱成分最顯著的伽瑪暴發生在2009年9月2日，熱成分佔比超過一半，而最近的這顆伽瑪射線暴擁有類似比例的熱輻射能量(~50%)，溫度高達100億度。更令人吃驚的是，這顆擁有各種特殊觀測的伽瑪射線暴發生50秒後，德國馬克斯普朗克研究所的天文學家Razmik Mirzoyan領導的切倫科夫望遠鏡MAGIC觀測到了少量的超高能光子，光子能量達到可見光的1萬億倍，這是所有伽瑪射線暴中觀測到的最高能的光子，也是唯一一顆觀測到一百萬兆電子伏特(TeV)的伽瑪射線暴。總之，這可能是迄今為止觀測到的最引人矚目伽馬射線暴。

王瑜研究員，李亮研究員，和Rahim Moradi博士撰寫了科學論文。國際相對論天物理中心主任，前義大利航天局科學委員會主席，黑洞和玻色星概念的提出者Remo Ruffini（雷蒙·魯菲尼）教授參與了理論模型的討論。

預印本已在arXiv 網站 上釋出，連結： https://arxiv.org/abs/1901.07505

大量衛星和望遠鏡的觀測歸納在NASA的GCN網頁： https://gcn.gsfc.nasa.gov/other/190114C.gcn3