伽馬暴是宇宙中最明亮也是能量高的爆炸，是來(lái)自外太空短暫而強(qiáng)烈的高能輻射閃光。由于伽馬射線被大氣層阻擋，這些爆炸在20世紀(jì)60年代末才被Vela衛(wèi)星意外發(fā)現(xiàn)，Vela衛(wèi)星原本是用來(lái)監(jiān)視太空中人造核爆炸的防御衛(wèi)星。

自從發(fā)現(xiàn)這些伽馬暴以來(lái)，隨著幾顆探測(cè)伽馬暴起源的專(zhuān)用衛(wèi)星發(fā)射，伽馬暴一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。90年代末，人們認(rèn)識(shí)到大質(zhì)量恒星的死亡和坍縮過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)爆(持續(xù)幾秒以上)。

而本世紀(jì)頭十年，中子星合并過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)短爆(持續(xù)不到幾秒)。兩年前，LIGO和Virgo引力波探測(cè)器觀測(cè)到了引力波，NASA費(fèi)米(Fermi)和ESA的Integral兩顆衛(wèi)星也觀測(cè)到了短暫爆炸，戲劇性地證實(shí)了這一點(diǎn)。關(guān)于這些伽馬暴仍然有許多謎團(tuán)，特別令人困惑的是高能輻射是如何產(chǎn)生的。NASA尼爾·蓋恩斯·斯威夫特衛(wèi)星上的伽馬射線探測(cè)器探測(cè)到了GRB 190114C，這是45億年前發(fā)生在遙遠(yuǎn)星系的一次明亮爆炸。

位于西班牙拉帕爾馬的Roque de los Muchachos天文臺(tái)切倫科夫探測(cè)器，在Swift的觸發(fā)下，轉(zhuǎn)向了爆炸的位置，發(fā)現(xiàn)了來(lái)自爆炸的超高能量光子(TeV能量)。超高能量的TeV光子是在瞬間發(fā)射后約50秒被觀測(cè)到，處于所謂的“余輝”階段，其能量至少是之前從任何爆炸中探測(cè)到最高能量光子的10倍。盡管如此，來(lái)自下諾夫哥羅德應(yīng)用物理研究所的葉夫根尼·德里舍夫教授和耶路撒冷希伯來(lái)大學(xué)的Tsvi Piran教授將這些數(shù)據(jù)與尼爾·蓋恩斯·斯威夫特對(duì)低能量(x射線)光子的觀測(cè)相結(jié)合，揭示了發(fā)射機(jī)制的細(xì)節(jié)。

在2019年8月1日發(fā)表在《天體物理學(xué)》上的一篇研究論文中，天文學(xué)家指出，輻射一定來(lái)自于以0.9999倍光速向發(fā)射的噴流。高能輻射是由電子加速到噴流內(nèi)部的TeV級(jí)能量而發(fā)射。發(fā)射過(guò)程也可以確定：這是所謂的“逆康普頓機(jī)制”，其中超高能電子與低能光子碰撞，并提高能量。值得注意的是，同樣的相對(duì)論電子也通過(guò)同步輻射產(chǎn)生低能量的“種子”光子。

MAGIC已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了Rosetta伽馬射線爆發(fā)，這種獨(dú)特探測(cè)讓科學(xué)家們首次能夠區(qū)分不同的發(fā)射模型，并發(fā)現(xiàn)爆炸的確切條件?，F(xiàn)在也能理解為什么過(guò)去沒(méi)有觀測(cè)到這種輻射。未來(lái)的切倫科夫望遠(yuǎn)鏡，比如計(jì)劃中的切倫科夫望遠(yuǎn)鏡陣列，一個(gè)正在建設(shè)中的跨國(guó)項(xiàng)目，將比MAGIC更加敏感。目前的發(fā)現(xiàn)表明，未來(lái)還會(huì)發(fā)現(xiàn)許多類(lèi)似事件，并將繼續(xù)揭示這個(gè)宇宙之謎。

博科園｜研究/來(lái)自：耶路撒冷希伯來(lái)大學(xué)

參考期刊《天體物理學(xué)》

DOI: 10.3847/2041-8213/ab2d8a

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