伽馬射線爆炸產生的最高能量的光

2020-12-05 培戀網科技

伽馬射線爆發是宇宙中最強大的爆炸。這些爆炸事件持續一秒到幾分鐘不等，並且發出的伽瑪射線量與宇宙中所有恆星的總和相同。如此極端的能量只能在災難性事件中釋放，例如非常大的恆星死亡或兩顆緊湊恆星的合併，並伴隨著隨著時間推移而逐漸消失的各種能量的餘暉。

自從首次伽瑪射線爆發以來已經有幾十年了，但是它們的一些基本特徵仍然不清楚。一個國際研究人員團隊，包括來自喬治華盛頓大學的兩位天體物理學家Chryssa Kouveliotou和Alexander van der Horst，現已邁出了下一步，以了解這些事件在起作用的物理過程，最近的一項發現發表在《自然》雜誌上。

伽馬射線

研究人員觀察到帶有餘暉的伽馬射線爆發，其特徵是具有最高能量的光子-能量強度是可見光的一萬倍，是有史以來一次爆炸中檢測到的。

GW物理學副教授範德霍斯特博士說：「這種非常高的能量排放以前是在理論研究中預測的，但從未直接觀察到。」

GW物理學教授Kouveliotou博士補充說：「在觀測GRB超過45年之後，我們剛剛確認了它們的餘暉中還存在另一個未知成分，這極大地增加了伽馬射線爆發的整體能量收支。」

2019年1月14日，研究人員檢測到一個名為GRB 190114C的爆炸。這一發現引發了全球範圍內使用20多個觀測站和儀器進行的廣泛電磁頻譜觀測活動。這項合作使國際團隊能夠收集有關GRB 190114C的前所未有的信息，從而捕獲了跨越17個數量級能量的伽馬射線爆發餘暉發射的演變過程。

作為共同努力的一部分，van der Horst博士和Kouveliotou博士是一個小組的成員，負責跟蹤GRB 190114C餘暉中的無線電波發射。該團隊使用南非的新型MeerKAT射電望遠鏡記錄了發射，與非常高能的伽馬射線相比，該發射處於光譜的另一端。

範德霍斯特博士說：「 MeerKAT是一種新型的天文臺，具有很高的靈敏度。」 「這是觀測這類事件的好設施。我們的團隊正在執行一項多年計劃，以觀察未來幾年更多的伽馬射線爆發和其他宇宙爆炸。」

GRB 190114C的獨特之處在於，研究人員能夠在餘暉發射中首次觀察到具有兆電子伏特（TeV）能量的光子。使用西班牙拉帕爾瑪島的MAGIC協作望遠鏡，研究人員注意到，這種TeV光子的發射強度比已知的最亮的TeV能量穩定源Crab Nebula高100倍。正如預期的那樣，這種非常高的能量發射在事件開始後約半小時內迅速消失，而光譜其他部分的餘暉發射則持續了更長的時間。

研究人員指出，所觀察到的餘暉光譜的形狀指示了稱為逆康普頓發射的發射過程。該事件支持了在伽馬射線暴中通常產生逆康普頓發射的可能性。

Kouveliotou博士說：「位於西班牙拉帕爾瑪（La Palma）的TeV光子探測器MAGIC開啟了研究伽馬射線爆發的新窗口。」 「我們期待著在未來更多的探測中了解它們的物理特性和伽馬射線爆發中的真實能量釋放。」

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