輻射能量超千億電子伏特!伽馬射線暴中迄今最高能光子“現身”

國際天文學家在兩個伽馬射線暴的觀測中,發現了一類劇烈爆發釋放的迄今已知最高能光子。英國《自然》雜志20日發表的3篇論文,描述了這些天體物理學研究結果,對這類高能事件的形成過程提出了顛覆性的解釋。
伽馬射線暴被認為是宇宙中最高能的爆發,有觀點認為這種爆發是由中子星或黑洞的形成導致的。爆發最初會產生明亮的閃光,隨后的“余暉”階段則會釋放各種能量的輻射——從無線電波到10億電子伏特量級的伽馬射線。由于觀測方面的限制,研究人員對甚高能輻射(超過1千億電子伏特)的起源一直不甚明了。
最新的這3項研究,報道了對GRB 190114C和GRB 180720B這兩個伽馬射線暴釋放輻射的探測結果,這些輻射的能量均超過1千億電子伏特。其中,2019年1月探測到的GRB 190114C在爆發后約1分鐘開始釋放2—10千億電子伏特的甚高能光子。德國馬克斯·普朗克物理研究所科學家在其中兩篇論文中,分析了多個望遠鏡采集的數據,從而確定這種輻射的產生機制。研究團隊發現,電子會將光子散射,并提高它們的能量,這個過程也被稱為“逆康普頓散射”。
在第三篇論文中,天文學家在GRB 180720B最初輻射10小時后的余暉中,觀測到了能量為1—4.4千億電子伏特的光子。對于2018年7月發現的GRB 180720B,科學家也將探測結果歸因于“逆康普頓散射”。
在同時發表的新聞與觀點文章中,美國內華達大學張冰認為,無論是對伽馬射線暴的觀測研究來說,還是對確定這些事件的背后機制來說,這些研究結果都是非常重要的成就。他希望將來能觀測到更多伽馬射線暴的高能輻射,并相信這能帶來“供研究人員挖掘的寶貴財富”。
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