中国科学家实现人类首次大质量恒星死亡瞬间天文现象全过程记录 60秒中国之最

来源：环球时报-环球网
【环球时报-环球网报道采访人员樊巍】一颗质量是太阳20余倍的“超级太阳”恒星，在约20亿年前其核聚变燃料燃烧殆尽，在坍缩的瞬间引发了巨大的爆炸火球，产生了一个持续几百秒的巨大“宇宙烟花”伽马射线暴（以下简称伽马暴）。火球与星际物质碰撞产生的大量万亿电子伏特高能伽马光子穿过茫茫宇宙，径直飞向地球，最终于2022年10月9日晚上21时20分50秒刚好抵达中国高海拔宇宙线观测站“拉索”（LHAASO）的视场范围，在这场万年难遇的天文现象中，约6万多个伽马光子被“拉索”收集到。经过几个月的分析，科学家们终于揭开了这场爆炸事件的神秘面纱。相关观测研究成果于2023年6月9日在线发表于国际顶级科学杂志《科学》（Science）。参与该项研究的中国科学家近日在接受《环球时报》采访人员采访时激动之情依旧溢于言表，在这场人类有史以来观测到的最亮的伽马暴过程中，有望产生许多“颠覆性”的发现，相关专家表示，此次观测研究成果将是一次“教科书级别”的成果。
“真的非常幸运”
伽马暴是天体物理学界公认的宇宙中最剧烈的爆发现象，其几秒钟辐射的能量相当于太阳100亿年辐射能量的总和。而经过半个世纪的研究，人们认识到伽马暴产生于特别极端的物理环境，比如极高的磁场、极强的引力，极快的速度等等，伽马暴由此成为天体物理甚至基础物理领域青睐的极端物理实验室。人们期望利用伽马暴研究宇宙的演化历史、重元素的起源以及相对论的正确性等重大问题，而在这之前必须对伽马暴自身的物理起源具备深刻的了解。
“太阳同等质量恒星的’死亡‘，也只会是一个’悄无声息‘的过程，它会慢慢失去亮度，变成一颗白矮星，而大质量恒星的死亡，即便是一个很’辉煌‘的过程，造就一颗超新星，也不一定会出现伽马暴。”“拉索”首席科学家、中科院高能物理所研究员曹臻近日在接受《环球时报》采访人员采访时，用“非常幸运”形容此次“拉索”完整记录大质量恒星死亡瞬间万亿电子伏特伽马射线爆发的全过程。
在曹臻看来这绝对是一次概率极小的事件，一场持续几百秒的极亮伽玛暴，在经过20亿年的“飞行”来到地球，“拉索”是世界上唯一一个正对伽玛暴射线源的地面探测器，因此得以完美地捕捉到了这场天文奇观。相较而言，德国的“神奇伽马射线望远镜“（MAGIC）需要跟随地球自转六个小时才能获得观测这场极亮伽玛暴的视场，而那时一切早已结束。
北京师范大学天文系高鹤教授介绍称，迄今为止已有上万个伽马暴被人类捕获，而每一次对伽马暴认知的突破几乎都得益于一些特殊事例的观测。在2022年10月9日的夜晚，这个后来被命名为GRB221009A的伽玛暴被探测到，这也是有记录以来最亮的伽马暴，科学家推断如此亮的伽马暴扫过地球的概率是万年一次。这一次人类是极其幸运的，因为GRB221009A恰好落在了“拉索”的最佳观测范围内。“拉索”首次在TeV能量处给出了伽马暴完整的光变曲线与能谱，这一观测结果大大增进了人类对伽马暴辐射机制以及喷流结构等方面的理解。
在谈及此次发现的重大意义时，论文通讯作者之一，中国科学技术大学教授戴子高告诉《环球时报》采访人员，科学家在研究自然规律时倾向于去研究极端条件下的自然规律，因为常规条件下的自然规律科学家可以通过实验的方法去进行研究，而伽玛暴就相当于提供了一个极端物理条件下的“实验室”，通过这个“实验室”我们可以观测到各种频段的电磁波辐射、引力波辐射、重粒子辐射等等，从而去认识极端物理条件下的规律，“这些规律用我们以往的知识能否解释，如果不能解释，那么就要推翻旧的认识，去开展新的认识，而这就是不断去认识自然的一种方法。”戴子高称。