一个国际天文学家小组发现了一对能量比以往任何时候都要强大的伽马暴 。grb是宇宙中已知的最强的爆炸,但这些最新的观测表明,我们大大低估了它们的真正潜力 。

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这是艺术家对超新星的构想,它能引发伽马射线爆发 。图片:DESY,科学传播实验室
发表在《自然》杂志上的三篇论文描述了两种新的伽玛射线爆发——GRB 190114C和GRB 180720b——这两种爆发都产生了迄今为止有记录的GRB事件中能量最高的光子 。这些前所未有的观测为这些神秘的宇宙事件及其背后的机制投下了新的光——确切地说,是新的光 。

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伽马射线爆发被认为是由巨大的恒星坍缩成黑洞,形成超新星所引发的 。由此产生的爆炸产生一种强大的、浓缩的喷流,以99.99%的光速将物质射入太空 。高速加速的粒子通过与磁场和辐射的复杂相互作用产生伽马射线 。随后的伽马射线继续穿越星际空间,其中一些最终到达地球 。当它们与大气接触时,伽马射线会引发粒子级联,进而产生一种被称为切伦科夫光的现象,这种现象可以被特殊装备的望远镜探测到 。

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图解:哈勃太空望远镜于2019年2月11日和3月12日拍摄的GRB 190114C及其母星系的余辉 。
天文学家一直在研究伽马射线爆了50多年,但还有很多东西要学习,包括需要深入了解伽马射线产生时,所涉及的物理材料从黑洞抛弃这种极端速度,天文学教授Andrew Levan说华威大学的一个新的研究的作者之一 。这一发现的伽马射线暴,以其前所未有的能量,无疑是有帮助的 。
Levan在给天文在线的电子邮件中写道:“这些新的观测结果扩大了伽马射线的能量范围,揭示了我们以前从未见过的辐射的新组成部分 。他们是一个让望远镜探测到这种光的技术的绝佳示范 。最重要的是,它们提供了一种理解自然界最极端条件下物理学的新方法 。”

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事实上,如果没有一些令人印象深刻的技术,这些观测是不可能的 。新论文中描述的GRB能量是通过观察它们对大气的影响来测量的 。当伽马射线冲进我们的天空时,它们会产生大量的粒子,产生一种空气簇射 。以相对论速度运动时,这些簇射会产生一种可探测到的蓝色辉光,称为切伦科夫光,切伦科夫望远镜可以适当地探测到这种蓝光 。

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图解:概念图显示了特殊装备的望远镜探测切伦科夫光,切伦科夫光由入射的伽马射线产生,可探测为蓝光 。图片:DESY,科学传播实验室
在这种情况下,这些望远镜是纳米比亚的高能立体成像系统(HESS)和加那利群岛的主要大气伽马成像切伦科夫(MAGIC),两者都是由马克斯·普朗克学会操作的 。以前曾用卫星来观测切伦科夫光,但它们的仪器不够灵敏,无法探测到超高能量的事件,因为它们产生的是弱光 。
第一次高能事件是在2018年7月20日发生的GRB 180720B,由马克斯·普朗克研究所(Max Planck Institute)、德国Elektronen-Synchotron (DESY)、国际射电天文学研究中心(ICRAR)和其他几个机构的天文学家领导的一篇论文中进行了描述 。第二个事件,GRB 190114C,发生在2019年1月14日,在两篇新论文(这里和这里)中有描述,都是由马克斯·普朗克物理研究所的Razmik Mirzoyan领导的 。来自世界各地的300多名科学家参与了这项研究 。
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