科學家檢測到破紀錄的伽馬射線，比可見光強1萬億倍

上圖是藝術家對伽馬射線暴的想像圖

伽馬暴是已知宇宙中威力最大的爆炸，被認為是當一顆大質量恆星坍縮成黑洞或中子星時釋放出來的。

現在，科學家們發現了一對比我們想像中更強大的黑洞。在《自然》雜誌上發表的三篇新論文中，兩組天文學家報告發現了兩次伽馬射線爆發，每次爆發所釋放出的能量讀數都比可見光強1000億倍。事實上，其中一個的威力是可見光的一萬億倍。這是一項前所未有的發現，它將幫助我們發現宇宙中更多的奇異事件，並使我們更清楚地了解宇宙數十億年前遙遠地方的情況。

「伽馬暴比我們所知道的要強大得多，」馬克斯·普朗克研究所的天體物理學家、兩篇論文的合著者之一拉茲米克·米爾佐揚說。「這絕對是驚人的。」

這次探測是由兩個天文臺完成的：主要大氣伽馬成像切倫科夫(MAGIC)系統，使用位於加那利群島上的兩個望遠鏡，以及高能立體成像系統(HESS)，它是由納米比亞的五個望遠鏡組成的陣列。這兩個地點都使用了切倫科夫成像望遠鏡(IACTs)。

當高能伽馬射線撞擊地球大氣層時，這種相互作用會使空氣分子變成一連串的正負電子對。這些電子對在大氣中加速，釋放出切倫科夫輻射。IACTs觀測到這種輻射簇射，由此得到的數據可以被重建和分析，從而確定原始高能光子——伽馬射線——的能量和方向。

1月14日發現了第一次爆發GRB 190114C。它最初是由一對太空望遠鏡探測到的，一旦知道了它的坐標，就由赫斯進行深入的驗證和觀察。在GRB 190114C的餘輝(發射的衰落部分)中，神奇的探測到了超過萬億電子伏特(TeV)範圍的光子能量，這是可見光的一萬億倍。迄今為止，蟹狀星雲一直是已知的最明亮的TeV能量來源。這一新的爆發使這些能量相形見絀100倍，現在它是已知最亮的TeV光子源的紀錄保持者。

第二次爆發是在2018年7月20日探測到的GRB 180720B。它的能量遠高於0.1TeV，但仍然比1tev弱。以前從未見過超過100 GeV的伽馬暴。科學家說，爆炸是在餘輝階段測量的，所以釋放的初始能量肯定更高。

使用其他天文臺和儀器進行的後續觀測顯示，GRB 190114C來自一個距離地球45億光年的星系，而GRB 180720B則來自60億光年之外。

所有的伽馬暴都是在銀河系之外產生的，通常在數十億光年之外的星系中會有大量的大型恆星形成。雖然我們不知道是什麼造成了這些特殊的爆發，但我們知道它們都是「長持續時間」的爆發。這意味著它們是由稀有的、巨大的且突然快速旋轉的恆星坍塌成一個強大的黑洞或快速高度磁化旋轉的中子星（稱為磁星）產生。這兩個星體都能產生伽馬暴，而在這個例子中，它們是正對著地球發射的，這對天文學家來說非常幸運。

除了創紀錄的發現外，這兩種新的伽馬暴還讓我們對這些現象是如何產生的有了更深入的了解。唯一可能導致這種高能量排放的機制是光子向上散射成更高的能量，這是由加速電子碰撞所引起的。許多科學家長期以來都認為存在這樣一種機制。

就像探測引力波一樣，我們最大的希望是，這一發現意味著我們將能夠發現更多的高能伽馬暴，並對它們進行更詳細的描述。位於數十億光年之外的物體是很難研究的，而伽馬暴是我們能探測到的唯一信號，它能告訴我們在這麼遠的地方發生了什麼。