“拉索”精確測量迄今最亮伽馬暴高能輻射能譜

2026-03-27 11:00:40 來源:環球網 閱讀數:1423

科技日報北京11月16日電 (記者陸成寬)“拉索”又有新發現!基於高海拔宇宙線觀測站“拉索”(LHAASO)的觀測數據,我國科研人員精確測量了迄今最亮伽馬暴GRB 221009A的de高gao能neng輻fu射she能neng譜pu。他ta們men發fa現xian,高gao能neng伽jia馬ma光guang子zi並bing沒mei有you像xiang理li論lun預yu言yan的de那na樣yang,其qi輻fu射she強qiang度du會hui快kuai速su減jian弱ruo,而er是shi一yi直zhi維wei持chi在zai較jiao高gao水shui平ping。這zhe一yi發fa現xian挑tiao戰zhan了le傳chuan統tong的de伽jia馬ma暴bao餘yu輝hui標biao準zhun模mo型xing,也ye揭jie示shi了le宇yu宙zhou背bei景jing光guang在zai紅hong外wai波bo段duan的de強qiang度du低di於yu預yu期qi,開kai啟qi了le新xin物wu理li探tan索suo之zhi門men。相xiang關guan研yan究jiu成cheng果guo16日在線發表於《科學進展》雜誌。

伽馬暴是宇宙大爆炸之後最劇烈的天體爆炸現象,是指來自天空中某一方向的伽馬射線突然增強的閃爍現象。2022年10月9日,“拉索”記錄到史上最亮的伽馬暴GRB 221009A產生的伽馬光子,其最高能量達10萬億電子伏特以上。

此前的研究已經確認,伽馬暴GRB 221009A產生於距離地球24億(yi)光(guang)年(nian)的(de)宇(yu)宙(zhou)深(shen)處(chu),其(qi)高(gao)能(neng)輻(fu)射(she)起(qi)源(yuan)於(yu)餘(yu)輝(hui)輻(fu)射(she)。在(zai)伽(jia)馬(ma)暴(bao)標(biao)準(zhun)模(mo)型(xing)中(zhong),餘(yu)輝(hui)輻(fu)射(she)起(qi)源(yuan)於(yu)以(yi)接(jie)近(jin)光(guang)速(su)飛(fei)行(xing)的(de)爆(bao)炸(zha)物(wu)與(yu)周(zhou)圍(wei)環(huan)境(jing)氣(qi)體(ti)物(wu)質(zhi)的(de)碰(peng)撞(zhuang),碰(peng)撞(zhuang)產(chan)生(sheng)的(de)高(gao)速(su)激(ji)波(bo)會(hui)把(ba)電(dian)子(zi)加(jia)速(su)到(dao)非(fei)常(chang)高(gao)的(de)能(neng)量(liang),這(zhe)些(xie)電(dian)子(zi)進(jin)一(yi)步(bu)撞(zhuang)擊(ji)周(zhou)圍(wei)的(de)光(guang)子(zi),使(shi)得(de)光(guang)子(zi)演(yan)變(bian)為(wei)高(gao)能(neng)伽(jia)馬(ma)輻(fu)射(she)。

“理論上,這種輻射的光子能量越高,其輻射強度就衰減得越快,但本次‘拉索’對其輻射能譜的精確測量卻發現,伽馬暴輻射並沒有快速衰減,而是一直延伸到13萬億電子伏特。該能譜對伽馬暴餘輝標準模型提出了挑戰。”中國科學院高能所研究員、“拉索”首席科學家曹臻說。

事實上,高能伽馬光子在飛行時會被宇宙中彌漫的背景光吸收,伽馬光子能量越高被吸收得就越強烈。按照目前的宇宙演化模型,1萬億電子伏特伽馬光子飛行24億光年被宇宙背景光吸收的概率約為80%,而10萬億電子伏特伽馬光子被吸收的概率則超過99.5%。

“基於本次‘拉索’測量的精確能譜推算,宇宙背景光對高能伽馬光的吸收低於預期,在紅外波段,宇宙背景光的吸收強度僅為理論值的40%左右。這一結果將促使人們重新考慮宇宙中星係的形成和演化過程。”曹臻說。

對於宇宙背景光對高能伽馬光子的吸收低於理論預期這一現象,研究人員給出了兩種可能的解釋。

“一種可能是存在某種超出當前粒子物理標準模型的新物理機製,比如,愛因斯坦狹義相對論的基礎——洛倫茲對稱性如果有非常微小的破壞,就能夠解釋‘拉索’觀測到的高能伽馬能譜;另一種可能是存在標準模型之外的一種新粒子軸子,如果軸子存在也可以解釋‘拉索’觀測到的高能伽馬光子弱吸收現象。”中國科學院高能所研究員陳鬆戰解釋。

0.070730s