【宇宙風暴】在75億光年外,發現一顆垂死恒星,釋放出迄今最高能量的光

天空之城 2020/10/29 檢舉 我要評論

在大約75億光年遠的地方,一顆垂死恒星釋放出天文學家是所見過最高能量的光。而這些光,正在幫助天文學家理解這些 光粒子是如何被提升到如此極端能量的。天文學家在觀察 伽馬射線暴(GRB)事件時發現了 超高能光子。被認為是 中子星碰撞或大質量 恒星坍塌的結果,伽馬射線爆發突然出現,有時只持續一秒鐘。這些轉瞬即逝的爆發中,可以釋放出 比太陽整個生命期所產生的能量還多。這些事件很難捕捉,但爆炸後會有餘輝。

餘輝發出的光線較暗,但持續時間較長,天文學家可以對其進行詳細測量。當兩架太空望遠鏡通過自動化系統發現了一個名為GRB190114C的伽馬射線暴。在22秒內,地球上的天文學家指示地面望遠鏡測量事件後的餘輝。新研究的合著者,主要大氣伽馬成像切倫科夫望遠鏡(Magic)合作的發言人Razmik Mirzoyan表示: 20多年來,我們一直在尋找這樣一個具有高能粒子的事件。

能夠找到這個,僅僅是運氣,只是堅持,其研究結果發表在《自然》期刊上。從天文學的角度來看,這一事件相對較近,這使得天文學家能夠在很大的波長范圍內測量餘輝,在接下來的10天裡,科學家們收集了來自6顆衛星和15架地面望遠鏡的資料,這些望遠鏡探測到了波長從無線電到紫外光的輻射。

天文學家分析了爆發後最初幾十秒的測量結果,發現光子的 能量為數萬億電子伏特,這是來自太陽典型光子能量的數萬億倍。雖然之前已經檢測到能量超過1萬億電子伏特的光子來自其他天體物理來源,例如超新星殘骸,但目前還沒有人知道它們來自GRB。多波長資料説明天文學家確定粒子是如何被激發的, 低能量光子是由圍繞磁場旋轉的粒子釋放出來,這一過程稱為 同步輻射

相比之下,破紀錄的超高能光子是通過與高能電子的碰撞加速,這是科學家們稱為 逆康普頓散射機制的一種變化。這些發現證實了有關伽瑪暴的理論,並幫助天文學家理解這些奇異爆發的物理學。自從伽馬射線暴首次被發現50多年後,伽馬射線暴許多基本方面仍然是神秘的。GRB 190114C…伽馬射線發射的發現表明,伽馬射線暴比以前想像的更強大。

雖然天文學家長期以來一直在尋找這樣的超高能光子,但GRB190114C並不是一個罕見的事件,只是一個很難捕捉的事件。多虧了MAGIC等望遠鏡和旨在探測 超高能伽馬射線的高能立體系統(H.E.S.S.),以及用於探測初始伽馬射線的自動化系統,科學家們希望在未來能捕捉到更多這樣的 超高能光子。拉斯維加斯內華達大學的天體物理學家張冰(Bing Zhang)表示:我們正在進入發現超高能量光子的新時代,由於在高能體系中預計會有豐富的物理,這些觀察肯定會在未來幾年帶來令人興奮的發現。

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