7月25日,北京报道中国科学院高能物理研究所(高能所)公布,该研究所领导的科研团队通过联合分析“极目”系列卫星和费米卫星的观测数据,在伽马暴中发现了高达 37 兆电子伏能量的伽马射线谱线。值得注意的是,该谱线的能量和光度均以幂律形式演化,成为迄今为止观测到的宇宙天体中能量最高、证据最确凿的谱线。
这项革命性的伽马暴观测发现,将为破解伽马暴和相对论性喷流产生的谜团提供重要线索。相关研究成果论文已于当日以封面形式发表于专业学术期刊《中国科学:物理学力学天文学》(英文版)。
科研团队指出,伽马暴是大爆炸后宇宙中最为剧烈的爆炸现象,普遍认为是由大质量恒星的核心坍缩或两颗极端致密的天体(如中子星或黑洞)合并产生。自伽马暴于 20 世纪 60 年代首次被发现以来,对其研究一直处于科学前沿。近年来,随着引力波的发现,伽马暴已成为多波段、多信使时域天文学研究的焦点。
近年来,我国成功发射了包括“慧眼”卫星、“极目”系列卫星、爱因斯坦探针卫星和中法天文卫星等一系列空间科研设备,用于开展伽马暴观测研究。2022 年 10 月,全球众多天文望远镜观测到了一例迄今最亮的伽马暴(编号 GRB221009A)。其中,“慧眼”和“极目”卫星对该伽马暴的瞬时辐射进行了精确测量,发现它具有创纪录的观测亮度和各向同性能量。这些极端性质使其成为名副其实的千年一遇的天文事件。
在本项研究中,高能所“极目”卫星团队联合来自中国科学院云南天文台、河北师范大学和贵州师范大学等机构的科研人员,利用“极目”卫星和国际上的费米卫星观测数据,对迄今最亮的伽马暴进行了详细的能谱分析和谱线搜索。特别是,“极目”卫星的精确测量数据被用于校准和检验费米卫星的数据,并开展了大量探测器本底研究和仪器效应分析等工作,成功提取出精准可靠的伽马暴能谱。
经过进一步的精密分析,研究团队发现 GRB221009A 伽马暴的能谱中存在一条演化规律的发射线谱线,其能量和光度均随时间以幂律演化,为该谱线的真实性及其起源于伽马暴提供了最坚实证据。该伽马暴在主暴阶段谱线能量高达 37 兆电子伏,这是迄今为止探测到的宇宙天体中能量最高的一条谱线。研究团队还发现,该谱线的相对展宽较窄(仅约 10%),且基本不随时间变化。
这些发现对于研究伽马暴和相对论性喷流的物理性质和产生机制具有重要且独特的价值,标志着伽马暴和极端宇宙观测研究的重大突破。
据悉,由“极目”卫星首席科学家、中科院高能所熊少林研究员领衔,中科院云南天文台毛基荣研究员、中科院高能所张双南研究员、张艳秋博士研究生等合作完成的研究论文已发布。
“极目”系列卫星搭载一系列创新探测技术,已探测到众多伽马暴、磁星爆发、快速射电暴的高能对应体,以及太阳耀斑和地球伽马闪等高能爆发现象。