最强伽马射线暴！光子能量超此前纪录10倍

伽马射线爆发长期以来被称为宇宙中最强的射线，但是仍然有许多谜团围绕着它们。最近，下诺夫哥罗德俄罗斯应用物理研究所的叶夫根尼·德里切夫教授和耶路撒冷希伯来大学的兹维·皮伦教授通过整合观测数据揭示了伽马射线爆发辐射机制的细节。

这一发现源于最近探测到的GRB 190114C，这是45亿年前一个遥远星系中令人眼花缭乱的爆炸。科学家们首次使用西班牙的魔法大气切伦科夫望远镜探测到伽马射线爆发产生的高能光子辐射，并揭示了这些光子的辐射模型。

黑洞形成后的能量爆发

伽马射线爆发，也称为伽马射线爆发，是宇宙中的一种现象，伽马射线的强度在短时间内突然增加，然后迅速减少南京大学天文与空间科学学院教授王翔宇在接受《科技日报》采访时表示，伽马射线爆发持续时间不长，通常只有几十秒钟，能量主要来自伽马射线。伽马射线是一种波长小于0.1纳米的电磁波，它是一种能量高于X射线的辐射。

人类探测到的第一次伽马射线爆发是1967年在美国韦拉卫星监测核爆炸时，克莱贝尔等人意外发现的。此后，伽马射线爆发成为人们关注的焦点，并且发射了几颗特殊的卫星来探测伽马射线爆发的起源。到2015年，已经观测到2000多次伽马射线爆发。

伽马射线爆发分为少于2秒的短爆发和多于2秒的长爆发。伽马射线爆发的性质因其起源而异。目前，科学界对这两种伽马射线爆发的起源已经有了清楚的了解。

人们普遍认为，当超大质量恒星耗尽核燃料时，就会发生长爆发。当恒星的核心坍缩成一个黑洞时，一股类似喷泉的物质射流以接近光速的速度冲出，产生伽马射线爆发。研究人员认为，这种短暂的爆发是由两颗中子星的碰撞造成的。当两颗中子星碰撞时，它们也会产生黑洞。像长风暴一样，有急流以接近光速的速度冲出，从而形成伽马风暴。

物理学家通过计算发现，强大的伽马射线爆发可以杀死一定范围的宇宙生命。发生在4.5亿年前的奥陶纪大灭绝是地球上五大历史事件之一，导致海洋物种数量急剧下降。有证据表明，这一巨大的变化发生在冰河时期，伽马射线爆发可能是引发这次大规模灭绝事件的原因之一。

早期宇宙的高能闪光

伽马射线爆发被广泛关注的原因是它们的物理条件极其极端。一方面，伽马射线爆发在短时间内释放大量能量。由于每单位时间释放的巨大能量，伽马射线爆发是宇宙中最明亮的爆炸，是来自外层空间的高能辐射的短暂而强烈的闪光王翔宇说。另一方面，喷气式飞机速度极快，接近光速。这些极端条件使得伽马射线爆发成为天文学中更重要的研究领域之一。因为伽马射线爆发是在宇宙的早期形成的，科学家可以用它们来研究早期宇宙的性质。

这次探测到的GRB 190114C伽马射线爆发是由恒星坍缩形成的长爆发。与以前的伽玛暴不同，科学家们在这次伽玛暴中首次探测到非常高能量的伽玛射线，最大能量为1012电子伏，是以前探测到的所有高能光子能量的10倍。

“以前探测到的伽玛暴的光子能量相对较低，这是电子同步辐射驱动的结果，即电子在磁场中旋转产生的辐射，这是很常见的。然而，这次探测到的高能伽马射线光子的能量不是来自同步辐射，而是来自电子的逆康普顿散射。王翔宇说。

所谓的逆康普顿散射是指高能电子与低能光子碰撞以获得能量的散射过程。逆康普顿散射产生的高能伽马射线的发现使科学家能够区分不同的发射模型。

王翔宇说，尽管GRB 190114C是第一个明确无误地探测逆康普顿散射成分的伽马射线爆发。但是在此之前，他们发现了伽马射线爆发(GRB 130427A)，显示出逆康普顿散射的迹象，但没有GRB 190114C清晰。现在，他们团队的一篇文章独立地提出了逆康普顿散射机制，并对GRB 190114C多波段数据给出了更严格和全面的解释。结果已提交至预印平台的arXiv网站。

据了解，中国的主要科技基础设施——大型强子对撞机(LHAASO)，也在致力于探测伽马射线爆发的高能光子。希望今后能取得突破性进展。