能量高达一万亿电子伏的伽马射线暴

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○ 2023年1月14日，MAGIC望远镜捕捉到了伽马射线暴释放出的高能光子。| 图片

伽马射线就像可见光的粒子，但每个高能射线所携带的能量都是可见光的1000亿倍。11月20日，三篇发表于《自然》杂志上的新研究显示，伽马射线的能量比我们所知道的还要高得多，而且爆发之后的余辉所持续的时间也要比我们所知道的要长得多。

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什么是伽马射线暴？

天文学家认为，至少有一部分伽马射线暴是由超大质量恒星的坍缩引起的。许多恒星会在超新星爆炸中结束自己的生命，但那些极重的恒星可以产生更大的爆炸——极超新星。

在这个过程中，恒星的核心会坍缩成为一个快速旋转的黑洞。周围的气体会在黑洞周围形成一个旋转的圆盘，然后产生一个狭窄且强烈的辐射喷流。如果喷流指向地球，我们就可以看到一个明亮的伽马射线暴，通常持续时间不超过一两分钟。

○ 伽马射线暴（GRB）：在一颗恒星爆炸后，冲击波会与周围的气体相撞并使电子加速，产生高能的伽马射线。这种爆炸还会释放出其波长跨越了电磁波波谱的光。| 图片

当物质以接近光的速度绕黑洞旋转时，会释放出超高能的伽马射线。

由于这种射线暴并不常见，而且持续时间也不长，因此用望远镜是很难捕捉它的。

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余辉

2023年7月20日，伽马射线和X射线卫星向全世界的天文学家发出通知，提醒他们关注一个新的伽马射线爆——GRB 180720B。这是一次异常强烈的爆炸，持续了大约50秒的时间，这对伽马射线暴来说是一个相对较长的时间，它意味着一颗大质量恒星的死亡。

在警报发出之后，散落在世界各地的几个天文台立即开始对传来射线暴的天空方向进行观测。大约10个小时后，位于纳米比亚的HESS伽马射线望远镜发现了这个点。

尽管10个小时过去了，HESS仍然能够观测到爆炸后的余辉，其中还包括一些能量极高的伽马射线，能量介于1000亿 - 4400亿电子伏之间（此前的最高纪录是在2013年探测到的980亿电子伏）。

研究人员在HESS的帮助下，已经对其他伽马射线暴观测了十多年，但这是HESS第一次在高能余辉中探测到伽马射线，且其能量是前所未见的。

虽然研究人员早已预料到在这些高能的情况下会发现伽马射线暴，但当他们发现这些伽马射线暴在最初的爆发发生几个小时后仍然存在时，依然倍感惊喜。

这一结果表明，产生伽马射线的加速粒子依旧存在，或者说它们是在爆炸后的很长一段时间内产生的，这很难用现有的伽玛射线暴理论来解释。

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更高的能量

在三篇刚发表的论文中，也有关于伽玛射线暴GRB 190114C的观测结果。这是通过位于加那利群岛上的MAGIC望远镜观测到的数据。

○ MAGIC望远镜记录到了有史以来从伽马射线暴中探测到的能量最高的光子。| 图片

MAGIC的天文学家探测到了能量更高的伽马射线，其中有的是我们目前为止所见过的能量最高的——能量高达一万亿电子伏！

这些探测表明，关于伽马射线暴，需要被探索和理解的地方还有很多。但这些发现让我们更加确信，我们对伽马射线暴的探测方法正在不断进步。当现在仍在建造中的更灵敏的CTA切伦科夫望远镜阵在未来投入使用时，我们将有机会解开更多关于伽玛射线暴的谜题。

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