喷射流高达0.9999倍光速,发生在45亿年前的伽马射线暴
稿源: 科技-腾讯网 编辑:广东省肇庆市 时间:2020-02-29 09:15:58

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伽马暴是宇宙中最明亮也是能量高的爆炸,是来自外太空短暂而强烈的高能辐射闪光。由于伽马射线被大气层阻挡,这些爆炸在20世纪60年代末才被Vela卫星意外发现,Vela卫星原本是用来监视太空中人造核爆炸的防御卫星。自从发现这些伽马暴以来,随着几颗探测伽马暴起源的专用卫星发射,伽马暴一直是人们关注的焦点。90年代末,人们认识到大质量恒星的死亡和坍缩过程中会产生长爆(持续几秒以上)。

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而本世纪头十年,中子星合并过程中会出现短爆(持续不到几秒)。两年前,LIGO和Virgo引力波探测器观测到了引力波,NASA费米(Fermi)和ESA的Integral两颗卫星也观测到了短暂爆炸,戏剧性地证实了这一点。关于这些伽马暴仍然有许多谜团,特别令人困惑的是高能辐射是如何产生的。NASA尼尔・盖恩斯・斯威夫特卫星上的伽马射线探测器探测到了GRB 190114C,这是45亿年前发生在遥远星系的一次明亮爆炸。

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位于西班牙拉帕尔马的Roque de los Muchachos天文台切伦科夫探测器,在Swift的触发下,转向了爆炸的位置,发现了来自爆炸的超高能量光子(TeV能量)。超高能量的TeV光子是在瞬间发射后约50秒被观测到,处于所谓的“余辉”阶段,其能量至少是之前从任何爆炸中探测到最高能量光子的10倍。尽管如此,来自下诺夫哥罗德应用物理研究所的叶夫根尼・德里舍夫教授和耶路撒冷希伯来大学的Tsvi Piran教授将这些数据与尼尔・盖恩斯・斯威夫特对低能量(x射线)光子的观测相结合,揭示了发射机制的细节。

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在2019年8月1日发表在《天体物理学》上的一篇研究论文中,天文学家指出,辐射一定来自于以0.9999倍光速向发射的喷流。高能辐射是由电子加速到喷流内部的TeV级能量而发射。发射过程也可以确定:这是所谓的“逆康普顿机制”,其中超高能电子与低能光子碰撞,并提高能量。值得注意的是,同样的相对论电子也通过同步辐射产生低能量的“种子”光子。

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MAGIC已经发现了Rosetta伽马射线爆发,这种独特探测让科学家们首次能够区分不同的发射模型,并发现爆炸的确切条件。现在也能理解为什么过去没有观测到这种辐射。未来的切伦科夫望远镜,比如计划中的切伦科夫望远镜阵列,一个正在建设中的跨国项目,将比MAGIC更加敏感。目前的发现表明,未来还会发现许多类似事件,并将继续揭示这个宇宙之谜。

博科园|研究/来自:耶路撒冷希伯来大学

参考期刊《天体物理学》

DOI: 10.3847/2041-8213/ab2d8a

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