約20億年前，一顆比太陽重20多倍的“超級太陽”大質(zhì)量恒星燃燒完其核聚變?nèi)剂?，瞬間坍縮引發(fā)巨大的爆炸火球，發(fā)出了一個持續(xù)幾百秒的巨大“宇宙煙花”伽馬射線暴。火球與星際物質(zhì)碰撞產(chǎn)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(dá)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(jīng)過幾個月的分析，我國科學(xué)家揭開了這場爆炸事件的面紗。 相關(guān)成果2023年6月9日在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》在線發(fā)表。

“拉索”收集到的信號細(xì)節(jié)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，是初始階段的巨大的爆炸，表現(xiàn)為強(qiáng)烈的低能的伽馬射線輻射。接近于光速的爆炸物與周圍環(huán)境氣體碰撞則產(chǎn)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(qiáng)和衰減的整個階段?！?LHAASO項目首席科學(xué)家、中國科學(xué)院高能物理研究所研究員曹臻表示，“拉索”實現(xiàn)了其它實驗沒有達(dá)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(chǔ)。

“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(qiáng)?！闭撐耐ㄓ嵶髡咧?、中國科學(xué)院高能物理研究所研究員姚志國說。不到兩秒的時間內(nèi)流量增強(qiáng)了100多倍，之后的緩慢增長行為卻符合后隨爆炸的預(yù)期特征。早期如此快速的增強(qiáng)現(xiàn)象超出了以往理論模型的預(yù)期。

“拉索”以超過250倍標(biāo)準(zhǔn)偏差的高顯著水平觀測到了伽馬射線暴GRB 221009A的爆發(fā)

“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?！斑@可解釋為爆炸后的拋射物是噴流狀的結(jié)構(gòu)，當(dāng)輻射張角擴(kuò)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(xué)教授王祥玉說。由于這個亮度轉(zhuǎn)折發(fā)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(nèi)亮外暗噴流的最明亮的核心。 《科學(xué)》期刊審稿人評價，LHAASO合作組在TeV能區(qū)對伽馬射線暴最早余輝進(jìn)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。 曹臻說：“本場爆炸事件還有其它的許多新發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家們還在不懈地深耕‘拉索’的數(shù)據(jù)，力圖揭示更多的奧秘?！?