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2024-07-27 第28,034号

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第7版:综合

我科学家发现宇宙最高能量伽马谱线

为破解伽马暴及相对论性喷流产生之谜提供重要线索

       本报讯(见习记者刘琦)近日,中国科学院高能物理研究所领衔的科研团队通过分析极目空间望远镜和费米卫星的联合观测数据,在伽马暴中发现能量高达37兆电子伏的伽马射线谱线,且谱线的能量和光度均以幂律形式演化,这是迄今观测到的宇宙天体产生的能量最高、证据最确凿的谱线。这一发现为破解伽马暴及相对论性喷流产生之谜提供了全新重要线索,是伽马暴观测研究的里程碑。7月25日,相关研究成果以封面论文形式在专业学术期刊《中国科学:物理学力学天文学》(英文版)发表。
      
       伽马暴是宇宙大爆炸之后最剧烈的爆炸现象,普遍认为由大质量恒星的核心坍缩或两颗极端致密天体(中子星、黑洞等)并合而产生。自上世纪60年代首次发现以来,伽马暴的观测研究一直处于前沿领域,特别是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研究的焦点。
      
       近年来我国发射了慧眼卫星、“怀柔一号”极目系列卫星、爱因斯坦探针卫星以及中法天文卫星等一系列空间望远镜开展伽马暴观测研究。2022年10月9日,全球众多天文望远镜观测到一例迄今最亮的伽马暴,我国的慧眼卫星和极目空间望远镜对该伽马暴的瞬时辐射进行了精确测量,发现该伽马暴具有打破纪录的观测亮度和各向同性能量,是千年一遇的历史性天文事件。
      
       在该项研究中,中国科学院高能物理研究所“怀柔一号”极目卫星团队联合中国科学院云南天文台、河北师范大学、贵州师范大学等单位的科研人员,利用自主研制的极目空间望远镜和国际上的费米卫星伽马射线监测器的观测数据,对迄今最亮伽马暴开展了详细的能谱分析和谱线搜索,特别是利用极目空间望远镜的精确测量数据对费米卫星的数据进行校准和检验,并开展了大量探测器本底研究和仪器效应分析,成功提取出精准可靠的伽马暴能谱。
      
       经过严谨分析,研究团队发现该伽马暴的能谱中存在一条演化规律的发射线谱线,谱线的能量和光度均随时间以幂律演化,为谱线的真实性以及谱线起源于该伽马暴提供了坚实证据。
      
       “怀柔一号”极目卫星是中国科学院“空间科学”(二期)战略性先导科技专项支持的我国首个机遇型空间科学项目,于2020年12月10日发射运行。参与本次发现的极目空间望远镜是极目系列卫星的第三个载荷,于2022年7月27日搭载中国科学院微小卫星创新研究院牵头研制的空间新技术试验卫星发射入轨。极目系列卫星采用了一系列创新探测技术,革新了空间望远镜的使用方式,极大提升了科学成果产出,目前已发现大批伽马暴、磁星爆发、快速射电暴的高能对应体、太阳耀斑以及地球伽马闪等高能爆发现象。