“拉索”精確測量迄今最亮伽馬暴高能輻射能譜
科技日報北京11月16日電 (記者陸成寬)“拉索”又有新發現!基於高海拔宇宙線觀測站“拉索”(LHAASO)的觀測數據,我國科研人員精確測量了迄今最亮伽馬暴GRB 221009Adegaonengfushenengpu。tamenfaxian,gaonengjiamaguangzibingmeiyouxianglilunyuyandenayang,qifusheqiangduhuikuaisujianruo,ershiyizhiweichizaijiaogaoshuiping。zheyifaxiantiaozhanlechuantongdejiamabaoyuhuibiaozhunmoxing,yejieshileyuzhoubeijingguangzaihongwaiboduandeqiangdudiyuyuqi,kaiqilexinwulitansuozhimen。xiangguanyanjiuchengguo16日在線發表於《科學進展》雜誌。
伽馬暴是宇宙大爆炸之後最劇烈的天體爆炸現象,是指來自天空中某一方向的伽馬射線突然增強的閃爍現象。2022年10月9日,“拉索”記錄到史上最亮的伽馬暴GRB 221009A產生的伽馬光子,其最高能量達10萬億電子伏特以上。
此前的研究已經確認,伽馬暴GRB 221009A產生於距離地球24億yi光guang年nian的de宇yu宙zhou深shen處chu,其qi高gao能neng輻fu射she起qi源yuan於yu餘yu輝hui輻fu射she。在zai伽jia馬ma暴bao標biao準zhun模mo型xing中zhong,餘yu輝hui輻fu射she起qi源yuan於yu以yi接jie近jin光guang速su飛fei行xing的de爆bao炸zha物wu與yu周zhou圍wei環huan境jing氣qi體ti物wu質zhi的de碰peng撞zhuang,碰peng撞zhuang產chan生sheng的de高gao速su激ji波bo會hui把ba電dian子zi加jia速su到dao非fei常chang高gao的de能neng量liang,這zhe些xie電dian子zi進jin一yi步bu撞zhuang擊ji周zhou圍wei的de光guang子zi,使shi得de光guang子zi演yan變bian為wei高gao能neng伽jia馬ma輻fu射she。
“理論上,這種輻射的光子能量越高,其輻射強度就衰減得越快,但本次‘拉索’對其輻射能譜的精確測量卻發現,伽馬暴輻射並沒有快速衰減,而是一直延伸到13萬億電子伏特。該能譜對伽馬暴餘輝標準模型提出了挑戰。”中國科學院高能所研究員、“拉索”首席科學家曹臻說。
事實上,高能伽馬光子在飛行時會被宇宙中彌漫的背景光吸收,伽馬光子能量越高被吸收得就越強烈。按照目前的宇宙演化模型,1萬億電子伏特伽馬光子飛行24億光年被宇宙背景光吸收的概率約為80%,而10萬億電子伏特伽馬光子被吸收的概率則超過99.5%。
“基於本次‘拉索’測量的精確能譜推算,宇宙背景光對高能伽馬光的吸收低於預期,在紅外波段,宇宙背景光的吸收強度僅為理論值的40%左右。這一結果將促使人們重新考慮宇宙中星係的形成和演化過程。”曹臻說。
對於宇宙背景光對高能伽馬光子的吸收低於理論預期這一現象,研究人員給出了兩種可能的解釋。
“一種可能是存在某種超出當前粒子物理標準模型的新物理機製,比如,愛因斯坦狹義相對論的基礎——洛倫茲對稱性如果有非常微小的破壞,就能夠解釋‘拉索’觀測到的高能伽馬能譜;另一種可能是存在標準模型之外的一種新粒子軸子,如果軸子存在也可以解釋‘拉索’觀測到的高能伽馬光子弱吸收現象。”中國科學院高能所研究員陳鬆戰解釋。
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