科学家观测到伽马射线爆炸产生的最高能量的光

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伽马射线爆发是宇宙中最强大的爆炸。这些爆炸事件持续一秒到几分钟不等,并且发出的伽玛射线量与宇宙中所有恒星的总和相同。如此极端的能量只能在灾难性事件中释放,例如非常大的恒星死亡或两颗紧凑恒星的合并,并伴随着随着时间推移而逐渐消失的各种能量的余辉。
自从首次伽玛射线爆发以来已经有几十年了,但是它们的一些基本特征仍然不清楚。一个国际研究人员团队,包括来自乔治华盛顿大学的两位天体物理学家Chryssa Kouveliotou和Alexander van der Horst,现已迈出了下一步,以了解这些事件在起作用的物理过程,最近的一项发现发表在《自然》杂志上。

科学家观测到伽马射线爆炸产生的最高能量的光-第1张图片-IT新视野

研究人员观察到带有余辉的伽马射线爆发,其特征是具有最高能量的光子-能量强度是可见光的一万倍,是有史以来一次爆炸中检测到的。
GW物理学副教授范德霍斯特博士说:“这种非常高的能量排放以前是在理论研究中预测的,但从未直接观察到。”
GW物理学教授Kouveliotou博士补充说:“在观测GRB超过45年之后,我们刚刚确认了它们的余辉中还存在另一个未知成分,这极大地增加了伽马射线爆发的整体能量收支。”
2019年1月14日,研究人员检测到一个名为GRB 190114C的爆炸。这一发现引发了全球范围内使用20多个观测站和仪器进行的广泛电磁频谱观测活动。这项合作使国际团队能够收集有关GRB 190114C的前所未有的信息,从而捕获了跨越17个数量级能量的伽马射线爆发余辉发射的演变过程。
作为共同努力的一部分,van der Horst博士和Kouveliotou博士是一个小组的成员,负责跟踪GRB 190114C余辉中的无线电波发射。该团队使用南非的新型MeerKAT射电望远镜记录了发射,与非常高能的伽马射线相比,该发射处于光谱的另一端。
范德霍斯特博士说:“ MeerKAT是一种新型的天文台,具有很高的灵敏度。” “这是观测这类事件的好设施。我们的团队正在执行一项多年计划,以观察未来几年更多的伽马射线爆发和其他宇宙爆炸。”
GRB 190114C的独特之处在于,研究人员能够在余辉发射中首次观察到具有兆电子伏特(TeV)能量的光子。使用西班牙拉帕尔玛岛的MAGIC协作望远镜,研究人员注意到,这种TeV光子的发射强度比已知的最亮的TeV能量稳定源Crab Nebula高100倍。正如预期的那样,这种非常高的能量发射在事件开始后约半小时内迅速消失,而光谱其他部分的余辉发射则持续了更长的时间。
研究人员指出,所观察到的余辉光谱的形状指示了称为逆康普顿发射的发射过程。该事件支持了在伽马射线暴中通常产生逆康普顿发射的可能性。
Kouveliotou博士说:“位于西班牙拉帕尔玛(La Palma)的TeV光子探测器MAGIC开启了研究伽马射线爆发的新窗口。” “我们期待着在未来更多的探测中了解它们的物理特性和伽马射线爆发中的真实能量释放。”

标签: 科学

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