科学家发现宇宙中能量最高的伽马射线

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中国科学院高能物理研究所研究小组报告，在一次极亮伽马射线暴中发现一条高达3700万电子伏的伽马射线谱线，这代表了宇宙中天体发射出的最高能量谱线特征。
此外，研究小组还发现伽马射线线随时间呈幂律函数演化，为揭开伽马射线线之谜提供了关键线索。该研究成果发表在《中国科学物理学力学天文学》上。
伽马射线暴（GRB）是宇宙中能量最高的爆炸现象，可由大质量恒星的核心坍缩或两颗致密恒星（如中子星和黑洞）碰撞产生。
这次发现是在所谓有史以来最亮的GRB上进行的，它被命名为GRB 221009A，属于前者，于2022年10月9日到达地球，并被世界各地的许多望远镜观测到。
高能所与中科院云南天文台、河北师范大学、贵州师范大学等科研人员组成合作团队，对GECAM-C和Fermi/GBM两台空间伽马射线监测器的观测数据进行了综合分析。
GECAM-C 对该 GRB 的低能带光谱进行了精确测量，而 Fermi/GBM 覆盖了伽马射线线出现的高能带。
具体来说，这次爆发非常明亮（短时间内产生了太多的伽马射线光子），以至于费米/GBM 探测器在爆发的明亮部分遭受了数据丢失，使得可靠的数据分析变得非常困难。
幸运的是，GECAM-C 由于其仪器的专门设计而没有遇到这样的问题；因此，GECAM-C 数据被用于校正 Fermi/GBM 数据。
经过对数据问题、仪器效应和背景建模的极具挑战性的分析，研究人员成功获得了该伽马射线暴的可靠光谱，并进一步在整个爆发过程中识别出一系列伽马射线线，包括在爆发明亮部分检测到的令人惊讶的能量高达3700万电子伏的伽马射线线。
有趣的是，他们发现线能量随时间呈幂律函数变化，而线宽与线能量之比几乎保持不变。这些特征为这些伽马射线线的真实性和 GRB 起源提供了有力的证据。
这项研究的发现为伽马射线暴及其相对论性喷流的物理学提供了新的见解。