来自中科院高能所的消息称,近日由该所牵头的一个科研团队通过极目空间望远镜和费米卫星的联合观测数据分析,在伽马暴中发现了一条能量高达 37 MeV 的伽马射线谱线。该谱线能量和亮度都呈幂律演化,是宇宙天体中迄今发现的最高能量、证据最确凿的谱线。
这一发现为伽马暴和相对论性喷流产生机制的破解提供重要线索,是伽马暴观测研究的里程碑。相关成果已于 7 月 25 日以封面论文的形式发表在《中国科学:物理学 力学 天文学》英文版期刊。
研究中,高能物理研究所“怀柔一号”极目卫星团队联合云南天文台、河北师范大学、贵州师范大学等单位,利用极目空间望远镜(GECAM-C)和费米卫星伽马射线监测器(Fermi/GBM)的观测数据,对迄今最亮伽马暴进行了细致的能谱分析和谱线搜索。
特别是利用极目空间望远镜的高精度测量数据对费米卫星的数据进行了校准和检验,并开展了大量探测器本底研究和仪器效应分析,成功提取出可靠的伽马暴能谱。
经过严谨分析,研究团队发现该伽马暴能谱中存在一条演化规律的谱线,其能量和亮度随时间呈幂律演化,为谱线的真实性和伽马暴起源提供了有力证据。谱线的相对展宽较窄(仅约 10%),且基本不随时间变化。
更令人意外的是,在伽马暴爆发阶段,谱线能量高达 37 MeV,是迄今宇宙天体中探测到的最高能量谱线。这些发现对于研究伽马暴和相对论性喷流的物理性质和产生机制具有重要意义,是伽马暴和极端宇宙观测研究的重大突破。
伽马暴是宇宙大爆炸后最剧烈的爆炸现象,通常认为是由大质量恒星的核心坍缩或极端致密天体(中子星、黑洞等)合并产生。自上世纪 60 年代首次发现以来,伽马暴观测一直处于天文学前沿领域。近年来,随着引力波的发现,伽马暴已成为多波段、多信使时域天文研究的焦点。
近年来,我国发射了一系列空间望远镜开展伽马暴观测研究,包括慧眼卫星、“怀柔一号”极目系列卫星、爱因斯坦探针卫星和中法天文卫星等。2022 年 10 月 9 日,全球多台天文望远镜观测到了一例迄今最亮伽马暴(编号 GRB 221009A)。我国的慧眼卫星和极目空间望远镜对该伽马暴的瞬时辐射进行了准确测量,发现其观测亮度和能量各向同性均创纪录,堪称历史性的天文学事件。
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