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从伽马射线爆发中发现最高能量的光子

更新时间:2020-09-12 23:57点击:

  伽马射线爆发(GRB)是短暂且异常强大的宇宙爆炸,大约每天一次,突然出现在天空中。人们认为它们是由于大质量恒星的坍塌或遥远星系中中子星的合并所致。它们以非常明亮的初始闪光开始,称为即时发射,持续时间从几分之一秒到数百秒不等。迅速发出的光伴随着所谓的余辉,这种余辉在较宽的波长范围内会随着时间的推移而减弱,但亮度较弱但持续时间更长。MAGIC望远镜检测到的第一个GRB,即GRB 190114C,首次揭示了从这些物体测得的最高能量的光子。

从伽马射线爆发中发现最高能量的光子

  MAGIC的这项开创性成果为了解GRB中仍处于神秘状态的物理过程提供了至关重要的新见解。MAGIC探测到的光子必须起源于GRB余辉中迄今尚未发现的过程,明显不同于已知的低能量发射的物理过程。发射和MAGIC望远镜)

  2019年1月14日,两颗太空卫星分别独立地发现了GRB:尼尔·盖勒斯·斯威夫特天文台和费米伽马射线太空望远镜。该事件被命名为GRB 190114C,并在22秒内将其在天空中的坐标作为电子警报分发给了全世界的天文学家,包括MAGIC Collaboration,该公司在西班牙拉帕尔马经营着两枚直径为17m的切伦科夫望远镜。由于GRB出现在天空中不可预测的位置,然后迅速消失,因此用MAGIC等望远镜观察它们需要采取专门的后续策略。

  一个自动系统实时处理来自卫星仪器的GRB警报,并使MAGIC望远镜迅速指向GRB的天空位置。望远镜的设计非常轻巧,能够快速重新指向:尽管每台望远镜重达64吨,但它们仍可以在大约25秒内到达并开始观察天空中的任何给定位置。MAGIC能够在GRB开始后仅50秒开始观察GRB 190114C。

  前几十秒对所得数据的分析表明,余辉中的光子发射达到了太电子(TeV)能量,即比可见光高出一万亿倍。在这段时间内,来自GRB 190114C的TeV光子的发射强度比已知的最亮的TeV能量稳定源(蟹状星云)高100倍。这样,GRB 190114C成为创纪录的记录器,成为已知的最亮的TeV光子源。正如GRB余辉所期望的那样,发射随时间迅速衰减,类似于在较低能量下已知的余辉发射。半小时后,MAGIC看到了最后一瞥。

  MAGIC协作组织在仔细检查了原始数据后仅几个小时,便向全球天文学家国际组织宣布了对GRB中TeV光子的明确检测。这促进了由数十个观测站和仪器对GRB 190114C进行的多波长(MWL)后续观测的广泛活动,从而提供了从无线电频带到TeV能量的GRB的完整观测图。特别地,光学观察允许测量到GRB 190114C的距离。人们发现,这个GRB位于一个星系中,光花了45亿年才到达地球。


从伽马射线爆发中发现最高能量的光子