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伽马射线暴:宇宙中最高能的爆发

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国际天文学家在两个伽马射线暴的观测中,发现了一类剧烈爆发释放的迄今已知最高能光子。英国《自然》杂志20日发表的3篇论文,描述了这些天体物理学研究结果,对这类高能事件的形成过程提出了颠覆性的解释。

伽马射线暴被认为是宇宙中最高能的爆发,有观点认为这种爆发是由中子星或黑洞的形成导致的。爆发最初会产生明亮的闪光,随后的“余晖”阶段则会释放各种能量的辐射——从无线电波到10亿电子伏特量级的伽马射线。由于观测方面的限制,研究人员对甚高能辐射(超过1千亿电子伏特)的起源一直不甚明了。

最新的这3项研究,报道了对GRB 190114C和GRB 180720B这两个伽马射线暴释放辐射的探测结果,这些辐射的能量均超过1千亿电子伏特。其中,2019年1月探测到的GRB 190114C在爆发后约1分钟开始释放2—10千亿电子伏特的甚高能光子。德国马克斯·普朗克物理研究所科学家在其中两篇论文中,分析了多个望远镜采集的数据,从而确定这种辐射的产生机制。研究团队发现,电子会将光子散射,并提高它们的能量,这个过程也被称为“逆康普顿散射”。

在第三篇论文中,天文学家在GRB 180720B最初辐射10小时后的余晖中,观测到了能量为1—4.4千亿电子伏特的光子。对于2018年7月发现的GRB 180720B,科学家也将探测结果归因于“逆康普顿散射”。

在同时发表的新闻与观点文章中,美国内华达大学张冰认为,无论是对伽马射线暴的观测研究来说,还是对确定这些事件的背后机制来说,这些研究结果都是非常重要的成就。他希望将来能观测到更多伽马射线暴的高能辐射,并相信这能带来“供研究人员挖掘的宝贵财富”。