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科学家检测到破纪录的伽马射线,比可见光强1万亿倍

上图是艺术家对伽马射线暴的想象图

伽马暴是已知宇宙中威力最大的爆炸,被认为是当一颗大质量恒星坍缩成黑洞或中子星时释放出来的。

现在,科学家们发现了一对比我们想象中更强大的黑洞。在《自然》杂志上发表的三篇新论文中,两组天文学家报告发现了两次伽马射线爆发,每次爆发所释放出的能量读数都比可见光强1000亿倍。事实上,其中一个的威力是可见光的一万亿倍。这是一项前所未有的发现,它将帮助我们发现宇宙中更多的奇异事件,并使我们更清楚地了解宇宙数十亿年前遥远地方的情况。

伽马暴比我们所知道的要强大得多,马克斯·普朗克研究所的天体物理学家、两篇论文的合著者之一拉兹米克·米尔佐扬说。这绝对是惊人的。

这次探测是由两个天文台完成的主要大气伽马成像切伦科夫(MAGIC)系统,使用位于加那利群岛上的两个望远镜,以及高能立体成像系统(HESS),它是由纳米比亚的五个望远镜组成的阵列。这两个地点都使用了切伦科夫成像望远镜(IACTs)

当高能伽马射线撞击地球大气层时,这种相互作用会使空气分子变成一连串的正负电子对。这些电子对在大气中加速,释放出切伦科夫辐射。IACTs观测到这种辐射簇射,由此得到的数据可以被重建和分析,从而确定原始高能光子——伽马射线——的能量和方向。

114发现了第一次爆发GRB 190114C。它最初是由一对太空望远镜探测到的,一旦知道了它的坐标,就由赫斯进行深入的验证和观察。在GRB 190114C的余辉(发射的衰落部分)中,神奇的探测到了超过万亿电子伏特(TeV)范围的光子能量,这是可见光的一万亿倍。迄今为止,蟹状星云一直是已知的最明亮的TeV能量来源。这一新的爆发使这些能量相形见绌100倍,现在是已知最亮的TeV光子源的纪录保持者。

第二次爆是在2018720日探测到的GRB 180720B。它的能量远高于0.1TeV,但仍然比1tev弱。以前从未见过超过100 GeV的伽马暴。科学家说,爆炸是在余辉阶段测量的,所以释放的初始能量肯定更高。

使用其他天文台和仪器进行的后续观测显示,GRB 190114C来自一个距离地球45亿光年的星系,而GRB 180720B则来自60亿光年之外。

所有的伽马暴都是在银河系之外产生的,通常在数十亿光年之外的星系中会有大量的大型恒星形成。虽然我们不知道是什么造成了这些特殊的爆发,但我们知道它们都是“长持续时间的爆发。这意味着它们是由稀有的、巨大的且突然快速旋转的恒星坍塌成一个强大的黑洞或快速高度磁化旋转的中子星称为磁星)产生。这两个星体都能产生伽马暴,而在这个例子中,它们是正对着地球发射的,这对天文学家来说非常幸运。

除了创纪录的发现外,这两种新的伽马暴还让我们对这些现象是如何产生的有了更深入的了解。唯一可能导致这种高能量排放的机制是光子向上散射成更高的能量,这是由加速电子碰撞所引起的。许多科学家长期以来都认为存在这样一种机制。

就像探测引力波一样,我们最大的希望是,这一发现意味着我们将能够发现更多的高能伽马暴,并对它们进行更详细的描述。位于数十亿光年之外的物体是很难研究的,而伽马暴是我们能探测到的唯一信号,它能告诉我们在这么远的地方发生了什么。

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