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这是艺术家对超新星的概念理解 ， 它可以引发伽马射线爆炸
图源：DESY ， 科学传播实验室
一个国际天文学家小组探测到一对比以往能量都要高的伽马暴 。 伽马暴是宇宙中已知的最强的爆炸 ， 但这些最近的发现暗示着我们明显地低估了它们的真实潜力 。
今天在《自然》杂志上发表的三篇新文章描述了两次新的伽马暴-GRB 190114C和GRB 180720B ， 它们都产生了迄今为止GRB事件中能量最高的光子 。 毫不掩饰地说 ， 这些前所未有的观测正在给这些神秘的宇宙事件及其背后的机制带来新的曙光 。
伽马暴被认为是在巨大的恒星坍缩成黑洞、导致超新星产生时触发的 。 因此而发生的爆炸产生一束强大而集中的喷流 ， 将物质以0.9999倍光速发射到太空 。 喷流中急剧加速的粒子通过与磁场和辐射的复杂相互作用产生伽马射线 。 这些伽马射线继续在星际空间中穿行 ， 其中一些最终到达地球 。 当它们与我们的大气层接触 ， 伽马射线将引发粒子级联 ， 进而产生一种被称为切伦科夫光的现象 ， 切伦科夫光可以被特殊装备的望远镜探测到 。
2019年2月11日和3月12日哈勃太空望远镜拍摄的GRB 190114C及其所在星系的余辉 。
图片：NASA、ESA和V.Acciari等人 ， 2019年
沃里克大学的天文学教授、其中一项新研究的合著者安德森·莱文说 ， 天文学家已经研究伽马暴五十多年了 ， 但现在仍然还有很多需要研究 ， 包括伽马射线是如何形成的 ， 以及当物质以如此极端的速度从黑洞中被抛掷出去时所涉及的物理问题 。 这次新探测到的拥有空前能量的伽马暴 ， 肯定有很大的帮助 。
莱文在给吉斯摩多的一封邮件中写道：“这些新的观测推动了我们可以观测到伽马射线的能量范围 ， 并揭示了一种我们以前从未见过的辐射的新成分 。 这是一种让望远镜探测到这种光的技术的极好的演示 。 最重要的是 ， 它们提供了一种在自然界最极端条件下理解物理学的新方法 。 ”
事实上 ， 如果没有一些非常先进的技术 ， 我们不可能有这些发现 。 新发表的论文上所描述的伽马暴能量是通过观察它们对我们大气层的效应来测量的 。 当伽马射线进入我们的天空时 ， 它们将大量粒子推向天空 ， 产生一种空气簇射 。 这些簇射以相对论的速度移动 ， 产生一种可探测到的蓝色的光 ， 叫做切伦科夫光 ， 足够合适的话 ， 它可以被切伦科夫望远镜探测到 。
概念图显示了探测切伦科夫光的特殊装备的望远镜 ， 切伦科夫光是由入射的伽马射线产生的 ， 是可探测到的蓝光 。
图片：DESY ， 科学传播实验室
在这种情况下 ， 这些望远镜是在纳米比亚的高能立体系统（HESS）和在加那利群岛的主要大气伽马成像切伦科夫（MAGIC） ， 它们都由马克斯·普朗克研究所操作 。 卫星以前曾被用来观测切伦科夫光 ， 但它们的仪器对于探测超高能量的事件不够敏感 ， 因为它们产生的光很弱 。
第一个高能事件GRB 180720B发生于2018年7月20日 ， 被发表在一篇由天文学家们撰写的文章里 ， 这些天文学家来自于马克斯·普朗克研究所、德国电子同步加速器（DESY）、国际射电天文学研究中心（ICRAR） ， 以及一些其它组织 。 第二个事件GRB 190114C ， 发生在2019年2月14日 ， 它被发表在两篇文章中 ， 这两篇文章都由来自马克斯·普朗克物理研究所的拉兹米克·米尔佐扬领导 。 来自世界各地的300多位科学家参与到这项研究中 。
莱文解释说：“关于这些特殊的爆炸最值得注意的不在于它们总共释放了多少能量 ， 而在于我们从光的各个部分看到了多少能量 。 我们可以认为光是由称为光子的小粒子组成的 ， 每个光子都携带一份能量 。 我们通常用一个电子伏特作为单位来量度能量 ， 也就是一个单电子通过1伏特电压时所获得的能量 。 ”
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