间隔星河系24亿光年外的一个盘状星系里，发生了一场震天动地的年夜爆炸。爆炸喷射出的物资造成了极为狭小、靠近光速运动的喷流。这使它开释的能量犹如一束激光，沿着一个特定的标的目的照射出来，而咱们的地球刚好于这个标的目的上。世界时2022年10月9日下战书1点17分，这束闪光以伽马射线暴发（伽马暴）的情势拜访了地球，便马上被浩繁卫星以及地面上的伽马射线天文台捕获到。根据惯例，它被按照发明的日期以及类型定名：伽马暴（GRB）2210009A（简称伽马暴09A）。但很快，一个更清脆的名字传遍了天文圈：史上最亮伽马暴。它的亮度之强史无前例，甚至在年夜部门不雅测到它的空间高能千里镜发生了过曝，没法对于其举行靠得住的丈量。而中国科学院高能物理研究所（如下简称“高能所”）研制的“慧眼”以及“纵目”空间千里镜因为其怪异的设计，乐成地给出了对于在此次伽马暴正确的丈量。它的发明以及正确丈量将刷新天文学家对于伽马暴发源以及暴发物理机制的熟悉，鞭策人们更好地舆解基本物理纪律以及宇宙演化的汗青。

遍布宇宙的激烈爆炸

伽马暴的发明是一个颇具传奇色采的故事。1963年美苏英三国签署了《部门克制核实验公约》，克制举行包孕年夜气、水下以及太空的核兵器实验。为了监督他国，美国20世纪60年月后期陆续发射了Vela系列卫星，搭载了其时开始进的伽马射线探测器，用来检测核爆炸孕育发生的伽马射线闪光。1967年7月2日，Vela系列2号以及3号卫星探测到了差别在任何已经知核兵器爆炸的伽马射线闪光；很快又发明了一共16次近似的伽马射线闪光事务。然而，按照它们大略的定位信息，研究团队解除了这些闪光发源在人造物体或者者太阳勾当的可能性。

这些发明于1973年以《对于宇宙发源的伽马射线暴发的不雅测》为题，揭晓于学术刊物《天体物理期刊》上。从那时起，人类才广泛通晓了宇宙中存于着如许剧烈的神秘爆炸事务。1991年起，美国的康普顿伽马射线空间天文台陆续发明了2700余例伽马暴。它们险些匀称地漫衍于天空的各个标的目的，而不是集中漫衍于星河这条窄带上。是以天文学家们立刻告竣了共鸣：伽马暴发源在星河系外的宇宙深处，或者者用天文学家的术语“伽马暴具备宇宙学发源”。于通晓伽马暴发源在极遥远的间隔后，按照它们不雅测到的亮度，科学家们就能够患上出结论：这些伽马暴开释的能量惊人的伟大，以至比整个星河系一年经由过程辐射开释的能量还要年夜。以是伽马暴又被称为“自宇宙年夜爆炸以来全宇宙最激烈的爆炸征象”。

自伽马暴被发明起，科学家们就于预测毕竟是甚么于宇宙遍地激发如许激烈的爆炸。很快，八门五花的理论料想就满盈着各类学术期刊。那时的天文学界有一句笑话：“伽马暴的理论模子比伽马暴还多。”

跟着伽马暴的不雅测数据愈来愈邃密以及完美，年夜大都的料想没能经患上起不雅测的磨练，年夜浪淘沙之下，有两个料想逐渐成为各人广泛接管的伽马暴理论：塌缩星以及中子星归并。此刻的天文学家们以为这两种宇宙中的灾变事务对于应在迄今为止不雅测到的两品种型的伽马暴——长伽马暴以及短伽马暴。

塌缩星模子提出：当一颗年夜品质恒星演化到寿命末期时，其内核的核聚变燃料被耗尽。恒星自身伟大的引力掉去了与之持久均衡的热压力支撑，其内核便迅速向内坍塌成为一个高速扭转的黑洞。当恒星外层的物资前仆后继地坠向这颗新降生的黑洞时，于磁场以及广义相对于论效应的配合作用下，两束等离子体将沿着黑洞自转轴的标的目的以靠近光速的速率被喷射出来，从而将坍塌恒星的引力势能开释。于靠近光速的喷流中，喷射物资彼此碰撞或者与周围的星际介质碰撞，将它们的部门动能转换成电磁辐射，从而造成了咱们于地球不雅测到的长伽马暴的瞬时辐射以及余晖。

而于中子星并合的模子中，一颗中子星会与另外一颗致密天体构成双星体系。当双星体系的轨道能量由于引力波辐射不停衰减时，中子星就会与它的致密天体伴星越靠越近，直到撞于一路。这个归并的历程会将中子星撕扯成两部门，一部门与致密天体伴星一路造成一颗高速扭转的黑洞，另外一部门则随后落向这颗黑洞，然后像塌缩星模子中同样，两束高速的等离子体喷流被喷射出来，从而造成了咱们不雅测到的短伽马暴。与塌缩星模子差别，中子星并合历程中会有引力波的开释，是以短伽马暴也被以为是可以与引力波被结合不雅测的多信使源。2017年的引力波事务GW170817就是如许一个事例，它被发明与短伽马暴GRB 170817A同时于统一个位置发生，成了中子星并合模子最强无力的证据。

中国完备正确丈量最强伽马暴

于伽马暴天文学研究的最初几十年里，中国探测器的名字是缺席的。直到2001年，搭载伽马暴探测器的神舟二号飞船乐成升空，才转变了这类场合排场。2017年，“慧眼”卫星的发射让咱们于伽马射线发作天体的不雅测研究年夜展身手。“慧眼”卫星是高能所牵头研制的中国第一颗X射线天文卫星，上面搭载的高能X射线千里镜是征采以及丈量伽马暴的利器。于发射����Ϸapp四年后，慧眼科学团队发布了第一批322个被慧眼卫星不雅测到的伽马暴。2020年以及2022年，我国又陆续发射了三颗高能所牵头研制的专门用在伽马暴探测的卫星——“纵目”A、B、C星。至此，“慧眼”卫星以及“纵目”三星，连同国际上那些先辈伽马暴探测卫星，如费米、雨燕、INTEGRAL、Konus等一路，构成一张捕获以及丈量伽马暴的天网。

就于这张年夜网方才织好不久，史上最强的伽马暴09A就拜访了地球。

伽马暴09A属在长伽马暴，是以人们预测它发源在年夜品质恒星的塌缩。它发生的星系间隔地球24亿光年。这听起来很是遥远，但与其他伽马暴比拟，这个间隔仍旧算很是近的。此外，这个伽马暴的喷流张角很是小，是以与其他伽马暴比拟，更能集中地将能量辐射到地球这个标的目的。这两个怪异的地方使患上伽马暴09A成为不雅测史上看起来最亮的伽马暴：它的亮度比典型的亮伽马暴高数千倍。

如许意想不到的亮度也为国际支流伽马暴探测器带来了不小贫苦，使它们履历了近似在拍照机过暴光的问题。这些发生问题的探测器没法给出完备靠得住的探测数据，是以也没法正确地回覆伽马暴09A毕竟有多亮。

于伽马暴09A最亮的阶段，“慧眼”卫星以及“纵目”C星刚好处于能不雅测到它的轨道位置以及事情状况。出格偶合的是，其时“纵目”C星正航行于地球的高纬度区域上空。因为那片区域有很强的带电粒子滋扰，科研职员为“纵目”C星设计了一种非凡的事情模式——低敏捷度的事情模式。这就似乎一小我私家期近将走到很是敞亮的户外时，提早戴上墨镜同样。

恰是因为这类非凡的事情模式，再加之“纵目”专门探测亮源的设计，使患上“纵目”C星以及“慧眼”结合给出了对于在伽马暴09A最完备以及正确的丈量。

更多宇宙谜团有待破解

按照对于以前不雅测到的伽马暴的统计，天文学家们患上出结论，像09A如许亮度的伽马暴每一过几千年以至一万年才会被探测到一次。而人类仅仅具有伽马暴不雅测威力半个世纪后就发明了如许一路伽马暴，这自己就使人感应十分惊奇。一些天文学家预测，09A可能有与其他伽马暴有差别的未知暴发机制。

但咱们的阐发显示，是其极小的喷流张角致使了不雅测到的能量差异。于“慧眼”团队以及“纵目”团队揭晓的论文中，咱们经由过程丈量伽马暴09A的余晖随时间的变迁曲线猜度出了伽马暴喷流的张角不到1度。正由于如许，伽马暴09A的能量被高度集中于一个标的目的上，使患上不雅测者看到的亮度比非定向辐射的环境提高了约一万倍。这也注释了为何09A具备云云不同凡响的各向异性能量，于思量喷流张角批改后，伽马暴09A真实开释的能量与正常的长伽马暴近似。

可是这并无彻底解答“为何伽马暴09A看起来云云非凡”的谜题，反而引出了一系列新的谜题——

是甚么物理机制能让伽马暴爆炸的能量以云云准直的体式格局定向地开释出来？于伽马暴短暂的不雅测史上，地球刚好被临近宇宙中一个云云准直的定向辐射能量瞄准的几率有多年夜？此外，以伽马暴09A的亮度，纵然它位在比此刻间隔越发遥远患上多的间隔上也可以被人类的探测器探测到。那末问题来了：为何是09A如许一个“仅仅”与地球相隔24亿光年的临近伽马暴被起首探测到，而不是于更遥远之处其他近似的伽马暴被起首探测到？要知道，更遥远的宇宙有更广漠的空间，此中正于发生塌缩的年夜品质恒星的数目远弘远在临近宇宙，理应有更多时机探测到近似在09A如许的伽马暴。

科学家们不恐惧谜题，相反咱们喜爱谜题。由于每个谜题都毗连着一个潜于的新发明。伽马暴的辐射来自靠近光速的喷流中的繁杂辐射转移历程，而喷流中的等离子体是于扭转黑洞四周被加快，并经由过程繁杂的磁场动力学被准直的。是以每个伽马暴的能谱以及光变曲线中，都储藏了粒子物理、激波物理、相对于论、黑洞物理以及磁流体力学的暗码。同时，因为咱们此刻遍及信赖长伽马暴的前身是正于灭亡的年夜品质恒星，而短伽马暴的前身是中子星/致密星双星，以是前者可以被当做年夜品质恒星于宇宙中孕育发生汗青以及漫衍的信标，尔后者则是中子星/致密星并合汗青的信标。科学家们今朝以为，宇宙华夏子序数年夜在锌的重元素就是降生在这两种宇宙灾变事务中。是以伽马暴的发生率以及红移漫衍中，也储藏着构成咱们世界的元素发源之谜的谜底。

伽马暴降生在宇宙中最极度的情况，那里有最极度的弯曲时空、最致密的物资、最强的电磁场、最高的温度以及最快的运动速率……伽马射线光子携带着宇宙中最深刻纪律的暗码。50多年前，它让人类将视野转向浩渺永恒的太空；50多年后，中国的“慧眼”以及“纵目”，精准地描画下了这“最亮一笔”，让伽马暴这颗活着界天文史上曾经经刺眼的明星，于多信使天文学时代从头闪亮。如今，中国高能天文千里镜于不雅测高能天体物理征象中阐扬着愈来愈主要的作用，中国天文学家也将为人类相识宇宙作出更多孝敬。

（作者：易疏序，系中科院高能所特聘青年研究员）

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