记录大质量恒星死亡过程中万亿电子伏伽马射线爆发的全过程

LHAASO在超过250个标准差的显著性水平上检测到GRB 221009A。信用:IHEP
（神秘的大质电伏的全地球uux.cn）据中国科学院（刘佳）：2023年6月8日,《科学》杂志在线发表了来自大型高空空气簇射天文台(LHAASO)的名为GRB 221009A的伽马射线爆发(GRB)的新研究结果。这项名为“在极其明亮的量恒GRB 221009A中来自狭窄喷流的万亿电子伏余辉”的研究由LHAASO国际合作完成。
大约20亿年前，星死一颗比太阳重20多倍的亡过万亿大质量恒星耗尽了其核燃料的聚变能量，瞬间坍缩，程中引发了大爆炸，伽马过程从而释放出被称为伽马射线爆发(GRB)的射线准直宇宙烟火爆发，持续了数百秒。记录
火球和星际物质碰撞产生的大质电伏的全高能伽马射线光子穿过浩瀚的宇宙，直奔地球。量恒2022年10月9日晚，星死美国东部时间13:20:50，亡过万亿这些光子到达LHAASO的程中视野，在那里收集了超过60，伽马过程000个伽马射线光子。经过几个月的分析，科学家们终于揭开了这次爆炸事件的细节。
LHAASO首次精确测量了GRB余辉中高能光子的整个光变曲线
LHAASO收集的光子通量表明它们来自主爆发后的辐射。主爆发，即瞬发，是以强烈的低能γ射线辐射为特征的初始大规模爆炸。当喷出的物质以非常接近光速的速度与周围的星际气体碰撞时，就会产生下面的爆发，称为余辉。
“LHAASO首次精确测量了余辉的完整过程，包括万亿电子伏伽马射线通量从上升到衰减的整个阶段，”LHAASO项目首席研究员、LHAASO合作项目发言人、中国科学院高能物理研究所(IHEP)教授曹振说。

LHAASO在五个时间间隔测量的光子的固有和观测光谱。能量范围在0.2-7 TeV左右。信用:IHEP
基于对数万个伽玛暴的观测，科学家们发展出了看似完美的理论模型，并对其有着强烈的信心。LHAASO观测到了其他实验尚未达到的完整高能光变曲线，为这些理论模型的精确检验提供了完美的数据基础。鉴于这一事件的罕见性，它可能一千年才发生一次，预计这一观测结果将在未来几十年甚至几个世纪内保持最佳之一。
LHAASO首次测量了GRB高能光子通量的快速增强过程
“在余辉开始时，LHAASO首次探测到光子通量的极快增强，”IHEP教授姚治国说，他是该论文的通讯作者之一。在不到两秒钟的时间间隔内，通量增加了一百多倍，随后缓慢上升，这符合余辉的预期特性。早期的快速增强现象超出了之前理论模型的预期。
这就引出了一个问题:到底是什么机制在起作用。发表的结果将在科学界引发关于伽玛暴机制的深入讨论，包括能量注入、光子吸收和粒子加速。

在0.3-5 TeV的能量范围内，来自GRB 221009A的余辉辐射的能通量光曲线和光谱指数演变，以及拟合函数。LHAASO首次实现了100 GeV以上GRB余辉的完整观测，首次揭示了余辉的快速上升现象，发现了GRB221009A余辉中的快速衰变现象。信用:IHEP
拉阿苏揭开了史上最亮的GRB的神秘面纱
LHAASO的观测显示，在余辉开始后的10分钟左右，高能辐射的亮度下降得更快。“这可以解释为爆炸后喷出的物质形成了一个类似射流的结构，当辐射角延伸到射流边缘时，亮度迅速下降，”南京大学教授、论文通讯作者之一王翔宇说。由于这种亮度转变发生得非常早，因此据推断，喷流的测量角度非常小，只有0.8度。
这是迄今为止已知的最小喷流角度，表明所观察到的实际上是典型的内部明亮外部黑暗喷流的最亮核心。“观测者恰好直接面对喷流最亮的核心，这自然解释了为什么这次伽马射线爆发是历史上最亮的，为什么这样的事件如此罕见，”中国科学院科学技术大学教授戴说，他也是该论文的通讯作者之一。
LHAASO的高能数据密集型观测将揭示更多的奥秘
在这一事件的短暂持续时间内，LHAASO记录的光子数量超过了过去几年从“标准蜡烛”蟹状星云观察到的光子累积数量。“如果选择标准稍微放宽，光子数甚至可以达到10万！”这篇论文的通讯作者之一、IHEP的教授查敏说。
相比之下，到目前为止，类似能量带的其他仪器在其他伽玛暴中探测到的光子不到1000个，而且它们只能在爆发后几十秒钟内探测到光子。“截至目前，此次爆发事件仍有许多未知，LHAASO科学家仍在分析数据，以期揭示更多秘密。请继续关注LHAASO的后续分析结果，”曹教授说。