約20億年前，一顆比太陽重20多倍的“超級太陽”——大質量恒星燃燒完其核聚變燃料，瞬間坍縮引發巨大的爆炸火球，發出了一個持續幾百秒的巨大“宇宙煙花”——伽馬射線暴。火球與星際物質碰撞產生的大量萬億電子伏特高能伽馬光子穿過茫茫宇宙，徑直飛向地球，于2022年10月9日21時20分50秒抵達高海拔宇宙線觀測站（LHAASO，中文簡稱“拉索”）的視場范圍，6萬多個伽馬光子被“拉索”收集到。經過幾個月的分析，我國科學家揭開了這場爆炸事件的面紗。相關成果9日在國際學術期刊《科學》在線發表。
“拉索”收集到的信號細節表明，探測到的光子來源于主爆之后的后隨爆炸。伽馬射線暴事件的“主爆”，也稱為瞬時輻射，是初始階段的巨大爆炸，表現為強烈的低能的伽馬射線輻射。接近于光速的爆炸物與周圍環境氣體碰撞則產生“后隨爆炸”，也稱為余輝。
“‘拉索’首次精確地觀測了‘后隨爆炸’的完整過程，記錄了萬億電子伏特伽馬射線流量增強和衰減的整個階段。”LHAASO項目首席科學家、中國科學院高能物理研究所研究員曹臻表示，“拉索”實現了其他實驗沒有達到的高能量波段光變過程的教科書式的完整觀測，對理論模型的精確檢驗提供了實驗基礎。
“在后隨爆炸過程中，‘拉索’還首次探測到光子流量的極速增強。”論文通訊作者之一、中國科學院高能物理研究所研究員姚志國說。不到兩秒的時間內流量增強了100多倍，之后的緩慢增長行為卻符合后隨爆炸的預期特征。早期如此快速的增強現象超出了以往理論模型的預期。
“拉索”觀測表明，高能輻射在起爆之后不到10分鐘的某個時刻，亮度突然快速減弱了。“這可解釋為爆炸后的拋射物是噴流狀的結構，當輻射張角擴展到了噴流的邊緣時造成亮度快速下降。”論文通訊作者之一，南京大學教授王祥玉說。由于這個亮度轉折發生時間極早，由此測出了噴流的張角也極小，僅0.8度。這是迄今知道的最小張角的噴流，意味著觀測到的實際上是一個典型內亮外暗噴流的最明亮的核心。
《科學》期刊審稿人評價，LHAASO合作組在TeV能區對伽馬射線暴最早余輝進行了非常重要的、突破性的觀測。通過這個“千年一遇”的事件為伽馬射線暴提供了一個全新的視角。（記者齊芳、崔興毅）
來源：光明日報
