「拉索」入選陸2023科學十大進展 力揭宇宙射線起源之謎

2024年03月1日 09:43

▲「拉索」是一座高海拔宇宙射線觀測站。(圖/翻攝極目新聞)

▲「拉索」是一座高海拔宇宙射線觀測站。(圖/翻攝極目新聞)

記者魏有德/綜合報導

大陸國家自然科學基金委員會2月29日公布2023「中國科學十大進展」,包括生命科學和醫學、人工智慧、量子、天文、化學能源等各類科學領域。其中,「拉索」發現史上最亮伽馬暴的極窄噴流和十兆電子伏特光子的相關探測成果也入選,被認為有望解決銀河系宇宙射線之謎。

《極目新聞》報導,宇宙線是從外太空來的帶電粒子,其主要成分為質子。宇宙線的起源是當代天體物理學最重要的前沿科學問題之一。測量發現,銀河系大部分的宇宙線源加速質子的能量極限在1千萬億(兆,下同)電子伏左右。然而,何種天體能夠把宇宙線能量加速到這麼高能量,仍是未解之謎。

「拉索」位於四川甘孜州稻城縣海子山,當地平均海拔4410公尺,於2021年7月建成後穩定運行,是國際上最靈敏的超高能伽馬射線探測裝置。

「拉索」於2023年6月9日對命名為「GRB 221009A」的迄今最亮伽馬射線暴最新觀測研究成果發表於《科學》雜誌,題為「極亮伽馬射線暴221009A窄噴流的萬億電子伏特餘輝」。該觀測結果首次完整記錄大質量恆星死亡瞬間兆電子伏特伽馬射線爆發全過程。

▲拉索探測捕捉到伽瑪射線暴的示意圖。(圖/翻攝極目新聞)

▲拉索探測捕捉到伽瑪射線暴的示意圖。(圖/翻攝極目新聞)

約20億年前,一顆比太陽重20多倍的「超級太陽」大質量恆星,燃燒完其核聚變燃料,瞬間坍縮引發巨大的爆炸火球,發出了一個持續幾百秒的巨大「伽馬射線暴(GRB)」。火球與星際物質碰撞產生的大量兆電子伏特高能伽馬光子飛向地球。

直至2022年10月9日21時20分50秒,這些伽馬光子抵達「拉索」的視場範圍,其中,6萬多個伽馬光子被「拉索」收集,經過幾個月的分析,科學家們揭開這場爆炸事件的神秘面紗。

「拉索」首席科學家曹臻分析,拉索首次精確地觀測了「後隨爆炸(餘輝)」的完整過程,記錄兆電子伏特伽馬射線流量增強和衰減的整個階段,實現其他實驗沒有達到的高能量波段光變過程的完整觀測。

「拉索」在天鵝座恆星形成區發現的巨型超高能伽馬射線泡狀結構,內有多個能量超過1千兆電子伏的光子分布,最高達到2千兆電子伏。外界分析,產生能量為2千兆電子伏的伽馬光子,需要能量至少高10倍的宇宙線粒子。

該成果是迄今為止人們能夠認證的第一個超級宇宙線加速源,隨觀測時間的增加,「拉索」將可能探測到更多的千兆電子伏乃至更高能量宇宙線的加速源,有望解決銀河系宇宙線起源之謎。

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