在这千年一遇的时刻,中国的眼睛就是尺!

作者: 倪思洁

来源: 中国科学报

发布日期: 2023-03-29 07:56:51

中国科学家通过极目空间望远镜和“慧眼”卫星,成功记录并分析了一次“千年一遇”的伽马射线暴(GRB 221009A),提供了高精度的数据,揭示了这一极端天文事件的详细辐射性质。

这是一场国际大联欢。北京时间3月29日凌晨2点,中国、美国、欧洲、日本等国家和地区的科学家同时发布了一则重磅新闻,报告了对一次“千年一遇”“史上最亮”的伽马射线暴(GRB 221009A)的研究成果。19亿年前,宇宙深处的一个天体发生了剧烈爆炸。2022年10月9日,爆炸产生的光抵达地球。全人类用上几乎所有的观测手段,尝试收集和解码这束光里蕴含的信息。大多数仪器被这束极亮的光晃得“失明”。

在全世界所有空间高能望远镜中,中国科学院高能物理研究所研制的极目空间望远镜(简称极目-C)是唯一的不仅没有“失明”还精确记录下这束光的仪器。全球各地同期发布的研究成果多次提到中国。“慧眼”卫星和极目-C探测器的观测结果,几乎成了他们用来比对和校准自身数据的“尺子”。

2022年10月9日,极目空间望远镜首席科学家熊少林在伽马射线暴协同观测网(GCN)上,看到了美国费米空间望远镜卫星发布的警报。

观测伽马暴,是极目空间望远镜的主业。参与本次发现的极目-C源自“怀柔一号”极目卫星。“怀柔一号”极目卫星是中国科学院“空间科学”(二期)战略性先导科技专项支持的机遇型空间科学项目,起初由两颗卫星(极目-A和极目-B)组成,于2020年12月发射运行。为了增强“怀柔一号”极目卫星的探测能力,极目团队利用“怀柔一号”极目卫星的备份件研制了第3个极目系列载荷,即极目-C。

其于2022年7月27日搭载中国科学院微小卫星创新研究院牵头研制的空间新技术试验卫星发射入轨。

在伽马暴被探测到之后的第6天,极目-C的数据引起了国际同行的关注。德国法兰克福歌德大学教授Alexander Kann等人评价,极目-C“进行了极为有趣的探测。由于其轨道位置和环境,它没有数据饱和丢失问题”。“我们非常幸运。”熊少林说。在全世界几乎所有卫星都被晃到“晕眩”的一分钟里,极目-C清晰地记录下GRB 221009A伽马暴“高光时刻”里最精细的亮度变化和伽马光子能量分布。

基于极目-C的高精度数据,研究团队发现,此次伽马暴比以往人类观测到的最亮伽马暴亮50倍,可谓“千年一遇的天文事件”。假设这次伽马暴向周围各个方向都辐射了几乎相同数量的伽马射线,那么,这一分钟里,相当于1万个太阳释放了它们一生(大约100亿年)能量的总和。

仅记录“高光时刻”,并不足以描述整个伽马暴的过程。至于“高光时刻”之前和之后发生了些什么,仅靠极目-C难以回答。

在记录下“高光时刻”后,极目-C很快又飞到了高噪声区域。这时,我国另一颗天文望远镜卫星——“慧眼”卫星接上了。“慧眼”卫星由中国科学院高能物理研究所研究员李惕碚和吴枚等人于1993年提出,2017年6月15日发射,在轨稳定运行超过5年。熊少林的另一个身份是“慧眼”卫星的伽马暴与引力波电磁对应体核心科学组组长。

两颗星的相互补台,使我国科学家在硬X射线和软伽马射线能段,获得了国际上最高精度的完整可靠数据,精确刻画了该伽马暴从前兆辐射到主暴、耀发以及早期余辉的各个关键阶段的辐射性质。科研团队还发现此次伽马暴的“一个很有意思的特点”。“如果将喷流想象成宇宙深处手电筒照向地球的光,那么,这束光非常狭窄。狭窄,可能是该伽马暴看上去极端明亮的原因之一。”熊少林说。

中国科学院高能物理研究所举行的发布会上,张双南和熊少林并排坐在台上。出席本次发布会的还有“慧眼”卫星最初的提出者、熊少林的导师李惕碚院士。“我们的年轻人非常优秀。30年来已经形成了一个集体。”李惕碚感慨。张双南也指导过熊少林。他常这样向外人介绍熊少林:“少林在成为极目天文望远镜首席科学家时,是全世界最年轻的空间科学卫星项目首席科学家。

”这次,张双南、熊少林师徒带着一群年轻人,用近5个月时间,以国际合作的形式分析数据、撰写论文。论文作者共有178位,成员来自中国、美国、意大利、法国、德国等国30余家研究机构。目前,论文已在线发表于预印本平台arXiv。

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