噴射流高達0.9999倍光速，發生在45億年前的伽馬射線暴

伽馬暴是宇宙中最明亮也是能量高的爆炸，是來自外太空短暫而強烈的高能輻射閃光。由於伽馬射線被大氣層阻擋，這些爆炸在20世紀60年代末才被Vela衛星意外發現，Vela衛星原本是用來監視太空中人造核爆炸的防禦衛星。自從發現這些伽馬暴以來，隨著幾顆探測伽馬暴起源的專用衛星發射，伽馬暴一直是人們關注的焦點。90年代末，人們認識到大質量恆星的死亡和坍縮過程中會產生長爆(持續幾秒以上)。

而本世紀頭十年，中子星合併過程中會出現短爆(持續不到幾秒)。兩年前，LIGO和Virgo引力波探測器觀測到了引力波，NASA費米(Fermi)和ESA的Integral兩顆衛星也觀測到了短暫爆炸，戲劇性地證實了這一點。關於這些伽馬暴仍然有許多謎團，特別令人困惑的是高能輻射是如何產生的。NASA尼爾·蓋恩斯·斯威夫特衛星上的伽馬射線探測器探測到了GRB 190114C，這是45億年前發生在遙遠星系的一次明亮爆炸。

位於西班牙拉帕爾馬的Roque de los Muchachos天文台切倫科夫探測器，在Swift的觸發下，轉向了爆炸的位置，發現了來自爆炸的超高能量光子(TeV能量)。超高能量的TeV光子是在瞬間發射後約50秒被觀測到，處於所謂的「餘輝」階段，其能量至少是之前從任何爆炸中探測到最高能量光子的10倍。儘管如此，來自下諾夫哥羅德應用物理研究所的葉夫根尼·德里舍夫教授和耶路撒冷希伯來大學的Tsvi Piran教授將這些數據與尼爾·蓋恩斯·斯威夫特對低能量(x射線)光子的觀測相結合，揭示了發射機制的細節。

在2019年8月1日發表在《天體物理學》上的一篇研究論文中，天文學家指出，輻射一定來自於以0.9999倍光速向發射的噴流。高能輻射是由電子加速到噴流內部的TeV級能量而發射。發射過程也可以確定：這是所謂的「逆康普頓機制」，其中超高能電子與低能光子碰撞，並提高能量。值得注意的是，同樣的相對論電子也通過同步輻射產生低能量的「種子」光子。

MAGIC已經發現了Rosetta伽馬射線爆發，這種獨特探測讓科學家們首次能夠區分不同的發射模型，並發現爆炸的確切條件。現在也能理解為什麼過去沒有觀測到這種輻射。未來的切倫科夫望遠鏡，比如計劃中的切倫科夫望遠鏡陣列，一個正在建設中的跨國項目，將比MAGIC更加敏感。目前的發現表明，未來還會發現許多類似事件，並將繼續揭示這個宇宙之謎。

博科園｜研究/來自：耶路撒冷希伯來大學

參考期刊《天體物理學》

DOI: 10.3847/2041-8213/ab2d8a

博科園｜科學、科技、科研、科普

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！