從空間發(fā)射伽馬射線的機(jī)制被解碼

伽瑪射線爆發(fā)，來自外太空的短而強(qiáng)烈的高能輻射閃光，是宇宙中最明亮的爆炸。由于伽瑪射線被大氣層阻擋，60年代后期，Vela衛(wèi)星意外發(fā)現(xiàn)了爆炸，衛(wèi)星衛(wèi)星被派去監(jiān)視太空中的人造核爆炸。

自從他們的發(fā)現(xiàn)以來，爆發(fā)一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，幾顆專用衛(wèi)星被發(fā)射以探索它們的起源。在九十年代后期，人們意識(shí)到在大質(zhì)量恒星的死亡和崩潰期間會(huì)出現(xiàn)長時(shí)間的爆發(fā)(持續(xù)時(shí)間超過幾秒)，而在本世紀(jì)的前十年，人們發(fā)現(xiàn)短暫的爆發(fā)(持續(xù)時(shí)間不到幾秒鐘)在中子星合并中出現(xiàn)。兩年前，引力波探測器LIGO和處女座同時(shí)觀測引力波，以及兩顆衛(wèi)星，即宇航局的費(fèi)米和歐洲航空航天局的積分進(jìn)行短暫爆發(fā)，最后確認(rèn)了這一點(diǎn)。

仍有許多涉及這些爆發(fā)的謎團(tuán)仍然存在。特別令人費(fèi)解的是如何產(chǎn)生高能輻射的問題。去年1月，宇航局的Neil Gehrels Swift衛(wèi)星上的伽馬射線探測器探測到了GRB 190114C，這是一個(gè)45億年前發(fā)生在遙遠(yuǎn)星系中的明亮爆發(fā)。在斯威夫特發(fā)動(dòng)觸發(fā)后，位于西班牙拉帕爾馬的Roque de los Muchachos天文臺(tái)的一臺(tái)Cherenkov探測器MAGIC望遠(yuǎn)鏡向爆發(fā)位置旋轉(zhuǎn)，探測到來自它的極高能量光子(在TeV能量下)。在所謂的余輝階段中，在快速發(fā)射后約50秒觀察到的超高能TeV光子的能量比先前從任何爆發(fā)中檢測到的最高能量光子高至少10倍。

到目前為止，只發(fā)布了MAGIC觀測的初步數(shù)據(jù)。來自Nizhny Novogorod應(yīng)用物理研究所的Evgeny Derishev教授和耶路撒冷希伯來大學(xué)的Tsvi Piran教授將這些數(shù)據(jù)與Neil Gehrels Swift進(jìn)行的低能量(X射線)光子觀測結(jié)合起來，并展示了他們揭示了排放機(jī)制的細(xì)節(jié)。在今天發(fā)表在“ 天體物理學(xué)雜志快報(bào)”上的一篇論文中作者表明，觀測到的輻射必須起源于以0.9999的速度向我們移動(dòng)的光速。MAGIC觀察到的高能輻射是由加速到射流內(nèi)的TeV能量的電子發(fā)射的。還可以識(shí)別發(fā)射過程：它是所謂的“逆康普頓機(jī)制”，其中超高能電子與低能光子碰撞并增強(qiáng)其能量。值得注意的是，相同的相對(duì)論電子也通過同步輻射產(chǎn)生低能量 “種子”光子。

皮蘭教授說：“MAGIC已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了Rosetta石頭的伽馬射線爆發(fā)。” “這種獨(dú)特的探測技術(shù)使我們能夠首次區(qū)分不同的發(fā)射模型，并發(fā)現(xiàn)爆炸中的確切條件。我們現(xiàn)在也可以理解為什么過去沒有觀察到這種輻射。” 未來的切倫科夫望遠(yuǎn)鏡，如計(jì)劃中的Cherenkov望遠(yuǎn)鏡陣列，正在建設(shè)的多國項(xiàng)目，將比MAGIC靈敏得多。目前的檢測表明，未來將發(fā)現(xiàn)許多其他此類事件，并將繼續(xù)揭示這一宇宙之謎。