中国科学家发现宇宙最高能量伽马谱线 将助力破解伽马暴产生之谜

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       中国科学院高能物理研究所(高能所)7月25日发布消息说，该所牵头的科研团队近日通过分析“极目”系列卫星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。

　　这项伽马暴观测研究的里程碑发现，将为破解伽马暴及相对论性喷流产生之谜提供全新的重要线索，相关研究成果论文当天以封面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。

　　科研团队介绍说，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。伽马暴自20世纪60年代首次发现以来，其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。

　　中国近年来成功发射“慧眼”卫星、“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科研设备，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一例迄今最亮的伽马暴(编号GRB221009A)，其中，中国“慧眼”和“极目”对该伽马暴的瞬时辐射进行精确测量发现，该伽马暴具有打破纪录的观测亮度和各向同性能量，这些极端性质使其成为名副其实的千年一遇的历史性天文事件。

　　在本项研究中，中国科学院高能所“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，通过“极目”卫星和国际上费米卫星的观测数据，对迄今最亮伽马暴开展详细的能谱分析和谱线搜索工作，特别是利用“极目”卫星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。

　　经过进一步严谨分析，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，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最坚实的证据。该伽马暴在主暴阶段谱线能量高达37兆电子伏，这是迄今探测到的宇宙天体产生的最高能量的谱线。此外，研究团队还发现谱线的相对展宽较窄(仅10%左右)且基本不随时间变化。

　　这些发现对于研究伽马暴及相对论性喷流的物理性质和产生机制具有重要而独特价值，是伽马暴和极端宇宙观测研究的重大突破。

　　据了解，本项研究成果论文由“极目”卫星首席科学家、中国科学院高能所熊少林研究员联合中国科学院云南天文台毛基荣研究员、中国科学院高能所张双南研究员、中国科学院高能所博士研究生张艳秋等共同完成。“极目”系列卫星采用一系列创新的探测技术，已发现一大批伽马暴、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。