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困扰人类半世纪的伽马暴有望揭开神秘面纱beat

2019-11-13 15:18
困扰人类半世纪的伽马暴有望揭开神秘面纱

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日前,中国空间实验室天宫二号上搭载的伽马暴偏振探测仪实验项目,完成了高精度伽马暴射线暴瞬时辐射的偏振探测,实现了预定的科学目标。相关成果于1月14日在线发表于《自然·天文学》。

天宫二号于2016年9月15日成功发射。中国空间实验室天宫二号上搭载的伽马暴偏振探测仪实验项目日前完成了高精度伽马暴射线暴瞬时辐射的偏振探测,实现了预定的科学目标。相关成果于2019年1月14日在线发表在国际重要学术期刊《自然·天文学》上。

伽马暴又称伽马射线暴,伽马射线暴通常短暂而猛烈,持续时间只有几毫秒到几十秒,却能够释放出相当于一千个太阳在100亿年内释放的总能量,而宇宙的年龄至今也不过只有大约140亿年。伽马暴爆发时的亮度比宇宙中其他所有天体的伽马射线亮度总和还要大,是自宇宙大爆炸以来人类所能探测到的宇宙中最强烈的爆发现象。

在轨运行期间,POLAR性能良好,标定准确,完成了全部在轨观测任务,共计探测到55个伽马暴,并对其中5个伽马暴进行了高精度的偏振测量。这是目前为止国际上最大的高精度伽马暴偏振测量样本,发现伽马暴在爆发期间的平均偏振度较低,约为10%,并且发现伽马暴在单个脉冲内偏振角的演化现象。这些新的观测结果表明,产生伽马射线的极端相对论喷流内部的演化可能导致了偏振角的快速变化,使得观测到的伽马射线暴的平均偏振度较低。

早在半个世纪前,人类就第一次探测到了伽马暴现象,然而,迄今对于其爆发本质的认识仍然没有定论。

伽马射线暴是来自宇宙空间的伽马射线短时间突然增强的现象。它爆发时的亮度极高,比宇宙中其他天体的伽马射线亮度总和还要大,是自宇宙大爆炸以来人类所能探测到的宇宙中最强烈的爆发现象。从伽马暴现象的发现至今已长达半个世纪,但对其爆发本质的研究目前还没有一个定论。对于伽马暴的爆发机制,科学家提出了多种理论模型。不同理论模型对于伽马暴爆发期间产生的伽马射线的偏振状态的预测不同。因此,采用测量偏振的方法,可以对伽马暴的爆发机制进行研究,并且理解产生伽马射线的极端相对论喷流的结构以及其磁场的构型。在POLAR实验项目之前已经有过其他卫星尝试测量伽马暴偏振,但大部分都因为探测仪器自身的系统误差大而无法给出可靠的偏振测量结果,而少数系统误差较小的实验的灵敏度又比较差,也没有给出具有统计意义的高精度伽马暴偏振测量结果。

神秘的伽马暴是怎么爆发的?面对这一宇宙中最神秘莫测的高能现象,科学家提出了多种理论模型。不同理论模型对于伽马暴爆发期间产生的伽马射线的偏振状态的预测不同。

POLAR实验项目是世界上首台大面积、大视场、高精度的伽马暴偏振探测仪,由中科院高能所、瑞士日内瓦大学、瑞士保罗谢尔研究所以及波兰国家核研究中心等单位历经十年合作研制完成。高能所为POLAR实验项目的有效载荷总体研制单位。在载人航天工程总体和空间科学与应用总体部的领导下,在中科院高能所的大力支持下,高能所粒子天体物理中心POLAR项目组携手欧洲科学家经过一系列攻关,突破了对伽马暴偏振高灵敏度、低系统误差测量等一系列关键的空间高能辐射探测技术,实现了对伽马射线暴偏振的高精度探测。

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