我国卫星精确探测迄今最亮伽马射线暴

北京时间3月29日凌晨2点，中国科学院高能物理研究所在北京与全球40余家科研机构联合发布了对迄今最亮伽马射线暴GRB 221009A的研究成果。中国的“慧眼”卫星与“极目”空间望远镜联合，精确探测到了这个千年一遇的伽马射线暴，并取得重要科研成果。

迄今发现的最亮伽马射线暴（GRB 221009A）想象图

2022年10月9日，包括中科院高能所牵头建造的空间和地面观测设备在内的全球众多天文设施均探测到了编号为GRB 221009A的伽马射线暴。我国的“慧眼”卫星与“极目”空间望远镜在硬X射线和软伽马能段对伽马暴的瞬时辐射和早期余辉进行了国际最高精度的测量。

【资料图】

中国科学院高能物理研究所研究员 熊少林：我们最重要的发现是通过“极目”卫星，我们发现它是打破了伽马射线暴亮度纪录，它比以往人类看到的任何伽马射线暴，还要亮50倍。

通过研究，科研人员发现该伽马暴释放出的各向同性等效能量在1分钟内相当于8个太阳质量对应的全部能量，且产生了极为狭窄、极端明亮、接近光速运动的喷流，另外，这次伽马暴产生于距离地球24亿光年的宇宙深处，具有极高亮度和相对较近的距离，是千年一遇的重要天文事件。

中国科学院高能物理研究所研究员 熊少林：这次我们也是跟全球40多家科研机构联合发布对这个伽马射线暴的探测研究成果。我们在这个成果里面具有重要的作用和地位，这也增强了我们的信心，也表明我们国家自己研制的这些先进的探测设备是可以为全人类作出重要贡献的。

“慧眼”与“极目”的观测发挥重要作用

作为我国自主研制的空间天文观测设备，“慧眼”卫星与“极目”空间望远镜取得的重要科研成果，为人类深入理解伽马射线暴这类极端宇宙爆发现象提供了独特的宝贵资料，也为我国空间科学和天文基础研究作出了重要贡献。

“慧眼”卫星与“极目”空间望远镜

在对该伽马射线暴的观测中，我国首台空间X射线天文望远镜“慧眼”卫星和“极目”空间望远镜联合，在硬X射线和软伽马射线能段，精确刻画了该伽马暴从前兆辐射到主暴、耀发以及早期余辉的各个关键阶段的辐射性质。“极目”是我国专门为探测伽马暴和引力波电磁对应体而建造的空间望远镜，在这次观测中，正好处于能够记录极高伽马射线流强的特殊观测模式，避免了因极端亮度而容易产生的数据饱和丢失、信号堆积等仪器效应，成功对该伽马暴极端明亮的主暴阶段进行了完整而精确的探测。“慧眼”卫星配备的高能X射线望远镜凭借其在兆电子伏能区最大的有效面积，成功探测到该伽马暴，并获得了其前兆辐射和早期余辉的高质量数据。

伽马射线暴的成分

中国科学院高能物理研究所研究员 熊少林：这个仪器的设计是完全由我们高能所，由我们中国的科研人员进行的设计，我们现在发现这个创新的设计发挥了独特的作用，对我们来测量这个伽马射线暴发挥了非常重要的作用。

据介绍，通过对这个伽马暴的观测，科研人员验证了我国的“慧眼”卫星与“极目”空间望远镜在探测极端爆发天体方面的独特设计，为后续开展相关观测研究打下了坚实的基础。

中国科学院高能物理研究所研究员 熊少林：没有长期的投入和研究攻关，我们也不可能去建造我们国家自己的空间望远镜，所以就不能谈科研成果的获得了，所以我想这也是这些年来我们国家在空间科学、基础科研的大力投入所带来的必然产出。

伽马射线暴 人类认识宇宙的未知领域

伽马射线暴简称伽马暴，是宇宙大爆炸之后最剧烈的爆炸现象。自从1967年首个伽马暴被发现以来，人类至今已探测到近万例伽马暴。但是它们是如何产生的？为何能释放如此多的能量，至今仍是个谜。

伽马射线暴根据来源可分为两类。第一类伽马暴产生于很大质量恒星的核心坍缩爆炸，持续时间通常大于2秒，这次发现的伽马暴就是属于此类；第二类伽马暴则产生于两颗极端致密天体，例如中子星、黑洞等的合并爆炸，持续时间通常小于2秒，并通常同时发出引力波。

这两类天体爆炸均能产生一颗黑洞或中子星这样的极端致密天体，其通过极强引力吞噬周围物质并以接近光速的速度从两极喷射物质，形成一对相反方向的喷流。喷流内部的激波或磁重联等过程加速带电粒子产生伽马射线辐射，称为瞬时辐射。喷流和周围的星际介质相互作用也能产生辐射，称为余辉。只有喷流正好对准地球时，人类才有机会探测到这些辐射。

中国科学院高能物理研究所研究员 熊少林：伽马射线暴是一个持续了几十年的一个谜，经过这么多年研究，我们仍然对伽马射线暴的了解还不是太深入，比如说我们不是特别了解，伽马射线暴是如何产生的，它如何在短短的几分钟内，甚至几秒钟内释放出来非常巨大的能量，这些能量比太阳在100亿年的寿命里面释放的能量总和还要多。所以人类还是无法理解它如何释放这么多的能量。

据介绍，我们国家针对伽马射线暴研究部署了一系列的空间项目，包括计划2023年年底要发射的爱因斯坦探针卫星，以及2024年要发射的空间变源监视器卫星等，一系列先进的探测设备将有助于我们深入了解伽马射线暴。

中国科学院高能物理研究所研究员 熊少林：我们要去了解清楚伽马射线暴它到底是如何产生的，它对我们理解最前沿的物理，比如说黑洞、中子星的性质有重要帮助。