近日,，中國科學(xué)院高能物理研究所（中科院高能所）負(fù)責(zé)建設(shè)和運(yùn)行管理的中國高海拔宇宙線觀測站（LHAASO,，昵稱“拉索”）、“高能爆發(fā)探索者”（HEBS）和“慧眼”衛(wèi)星（Insight-HXMT）等三大科學(xué)裝置,，通過天地聯(lián)合,，同時(shí)探測到迄今最亮的編號(hào)GRB 221009A伽馬射線暴，打破了伽馬射線暴光子最高能量,、最亮伽馬射線等人類觀測宇宙中伽馬射線暴的多項(xiàng)紀(jì)錄,。

GRB 221009A爆發(fā)時(shí)刻在LHAASO視場中的位置。圖片來源：中科院高能所

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“1+1+1”=“天地聯(lián)合”

LHAASO是以宇宙線觀測研究為核心的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施,，由我國自主提出并設(shè)計(jì)建造,。觀測站位于四川省稻城縣海拔4410米的海子山，占地面積約1.36平方公里,。LHAASO主體工程于2021年7月完成建設(shè)并投入科學(xué)運(yùn)行,，是世界上靈敏度最高的超高能伽馬射線天文臺(tái)，LHAASO的運(yùn)行開啟了“超高能伽馬天文學(xué)”觀測時(shí)代,。捕捉和高統(tǒng)計(jì)量觀測伽馬射線暴是LHAASO的重要科學(xué)目標(biāo)之一,。此次亮度空前的爆發(fā)正好發(fā)生在LHAASO視場的中心附近,，為完成此項(xiàng)科學(xué)目標(biāo)奠定了強(qiáng)大的觀測基礎(chǔ)。

慧眼衛(wèi)星是我國第一顆空間X射線天文衛(wèi)星,，于2017年6月15日發(fā)射運(yùn)行,，在軌觀測5年多來已在黑洞、中子星,、快速射電暴等方面取得一大批重要原創(chuàng)成果。

“懷柔一號(hào)”衛(wèi)星,。圖片來源：中科院高能所

高能爆發(fā)探索者（HEBS）于2022年7月27日發(fā)射,，是我國近期發(fā)射的空間新技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星的主要科學(xué)載荷之一，采用“懷柔一號(hào)”衛(wèi)星所開創(chuàng)的新型探測技術(shù)以及基于北斗短報(bào)文的準(zhǔn)實(shí)時(shí)星地通訊方案,，能夠迅速下傳觀測數(shù)據(jù),。HEBS目前處于在軌測試階段，預(yù)期將獲得更多重要成果,。

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什么是伽馬射線暴,？

伽馬射線暴是宇宙中最劇烈的天體爆發(fā)現(xiàn)象，首次發(fā)現(xiàn)于1960年代,。伽馬射線暴短至幾毫秒,，長達(dá)數(shù)小時(shí)，釋放的能量超過太陽在其一生輻射能量的總和,。持續(xù)時(shí)間較長的伽馬射線暴產(chǎn)生于比太陽大幾十倍的恒星星體坍縮爆炸,，而持續(xù)時(shí)間較短的伽馬射線暴則產(chǎn)生于兩個(gè)致密天體（比如黑洞或中子星）合并爆炸，后者還可能伴隨發(fā)射引力波,。

這次高強(qiáng)度的爆發(fā)發(fā)生在距離地球24億光年處,，這么近距離的伽馬射線爆發(fā)估計(jì)幾十年甚至百年才出現(xiàn)一次。

LHAASO在百GeV以上的甚高能區(qū)記錄到幾萬個(gè)光子信號(hào),，將給出伽馬射線暴最高能段的光變曲線最精細(xì)的測量,。憑借先進(jìn)的探測器設(shè)計(jì)，HEBS成功對(duì)該伽馬射線暴的軟伽馬射線光變特征進(jìn)行了高精度觀測,，完美展現(xiàn)了初期爆發(fā)和后隨閃耀的演化過程,。慧眼衛(wèi)星的高能、中能和低能X射線望遠(yuǎn)鏡首次在伽馬射線暴觀測中同時(shí)探測到信號(hào),，而且因?yàn)榛垩坌l(wèi)星當(dāng)時(shí)正在掃描觀測這個(gè)天區(qū),，從而對(duì)該伽馬射線暴的余輝進(jìn)行了及時(shí)監(jiān)測。這些能量相差上十億倍的測量結(jié)果,，對(duì)于建立正確的伽馬射線暴爆發(fā)機(jī)制模型極為重要,。

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本次探測在國際上引發(fā)巨大反響

在過去半個(gè)多世紀(jì)探測到的數(shù)千個(gè)伽馬射線暴中，最高能量光子達(dá)到大約1萬億電子伏（TeV）,。特別值得一提的是,，本次LHAASO以無與倫比的接收度探測到大量的高能光子,，最高光子能量達(dá)到18TeV。LHAASO的探測結(jié)果已經(jīng)引發(fā)了國際上巨大的反響,，大量的相關(guān)研究迅速展開,，涌現(xiàn)出關(guān)于新物理可能性的許多討論。同時(shí),，這些測量對(duì)宇宙中存在的背景光場等基本物理參數(shù)和模型將做出強(qiáng)烈的限制,，預(yù)計(jì)產(chǎn)生重要的認(rèn)知水平的提升。

慧眼衛(wèi)星觀測迄今最亮的伽馬射線暴（GRB 221009A）,，在伽馬射線暴發(fā)生前后,，慧眼衛(wèi)星恰好在對(duì)該天區(qū)進(jìn)行掃描觀測，綠色點(diǎn)線代表望遠(yuǎn)鏡指向的掃描軌跡,。圖片來源：中科院高能所

該伽馬射線暴發(fā)生后,，LHAASO實(shí)驗(yàn)高能所團(tuán)隊(duì)在首席科學(xué)家曹臻研究員帶領(lǐng)下迅速展開數(shù)據(jù)分析，在爆發(fā)后不到兩天內(nèi)就通過伽馬射線暴協(xié)同觀測網(wǎng)（Gamma-ray Coordinates Network,，GCN）向國際同行發(fā)布了初步觀測結(jié)果,。進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析和科學(xué)研究正由LHAASO合作組成員全力開展。

高能所慧眼衛(wèi)星和HEBS觀測運(yùn)行團(tuán)隊(duì),、載荷團(tuán)隊(duì)和數(shù)據(jù)分析團(tuán)隊(duì)在慧眼衛(wèi)星首席科學(xué)家張雙南研究員和HEBS項(xiàng)目首席科學(xué)家熊少林研究員的帶領(lǐng)下,，迅速投入觀測分析，并及時(shí)啟動(dòng)了機(jī)遇觀測,。在團(tuán)隊(duì)的密切協(xié)作下,，慧眼衛(wèi)星和HEBS已經(jīng)得到初步分析結(jié)果，并已通過天文電報(bào)（Astronomer’s Telegram）和GCN向國際同行發(fā)布,。

期待研究人員們能夠通過不斷進(jìn)步的技術(shù)為我們帶來更多的好消息,，為我們揭開藏在浩瀚宇宙深處的秘密。

出品｜科普中國

作者｜穿越星空團(tuán)隊(duì)

監(jiān)制｜中國科普博覽

選送單位：中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)中心