NASA的費米伽馬射線太空望遠鏡和尼爾·蓋勒斯·斯威夫特天文臺發(fā)現(xiàn)的一對遠距離爆炸產生了迄今為止從這些事件中看到的最高能量的光，稱為伽馬射線暴(GRB)。由兩個不同的地面天文臺進行的記錄設置檢測為驅動伽馬射線爆發(fā)的機制提供了新的見解。

天文學家46年前首次認識到GRB現(xiàn)象。爆炸平均每天大約出現(xiàn)在天空中的隨機位置。

當一顆比太陽重得多的恒星用盡燃料時，就會發(fā)生最常見的GRB類型。它的核心塌陷并形成一個黑洞，然后該黑洞以接近光速的速度向外噴射粒子流。這些噴氣機刺穿恒星并繼續(xù)進入太空。它們產生伽馬射線的初始脈沖(伽馬射線的最強形式)，通常持續(xù)一分鐘。

當噴射流向外運動時，它們與周圍的氣體相互作用，并在從無線電到伽瑪射線的整個光譜范圍內發(fā)射光。這些所謂的余輝可以在較長波長的爆發(fā)后長達數(shù)月(甚至很少甚至數(shù)年)內被檢測到。

“在過去的幾十年中，我們對GRB的了解大部分來自觀察低能時的余輝，”位于馬里蘭州格林貝爾特的NASA戈達德太空飛行中心的費米項目科學家伊麗莎白·海斯說。“現(xiàn)在，由于有了這些新的地面探測技術，我們以全新的方式看到了來自伽馬射線爆發(fā)的伽馬射線。”

發(fā)表在《自然》雜志上的兩篇論文描述了每個發(fā)現(xiàn)。第三篇論文使用來自太空和地面天文臺的一組豐富的多波長數(shù)據(jù)分析了一個突發(fā)。被《天體物理學雜志》接受的第四篇論文更詳細地探討了費米和斯威夫特的數(shù)據(jù)。

在2019年1月14日，美國東部時間下午4點之前，費米和斯威夫特衛(wèi)星都檢測到了來自Fornax星座的伽馬射線峰值。這些任務向天文界警告了爆炸的地點，被稱為GRB 190114C。

接到警報的一個機構是位于西班牙加那利群島拉帕爾瑪市的主要大氣伽馬成像切倫科夫(MAGIC)天文臺。它的兩個17米望遠鏡都自動轉向衰落爆發(fā)點。他們發(fā)現(xiàn)GRB僅僅50秒鐘就開始觀察，并捕獲了從這些事件中看到的最活躍的伽馬射線。

可見光的能量范圍約為2至3電子伏特。2013年，費米的大面積望遠鏡(LAT)檢測到的光達到了950億電子伏特(GeV)的能量，這是爆炸時的最高能量。這僅略低于100 GeV，即所謂的超高能(VHE)伽馬射線的閾值。借助GRB 190114C，MAGIC成為了第一個報告VHE明確發(fā)射的設備，其能量高達萬億電子伏特(1 TeV)。這是費米迄今看到的峰值能量的10倍。

“二十年前，我們專門設計了MAGIC來搜索GRB的VHE排放，因此這對我們的團隊來說是巨大的成功，”慕尼黑馬克斯·普朗克物理研究所的科學家Razmik Mirzoyan說。 MAGIC合作。“從GRB 190114C發(fā)現(xiàn)的TeV伽瑪射線表明，這些爆炸比以前想象的還要強大。更重要的是，我們的探測促進了涉及二十多個天文臺的廣泛跟蹤活動，為工作中的物理過程提供了重要線索在GRB中。”

這些包括除了費米和斯威夫特外，還有NASA的NuSTAR任務，歐洲航天局的XMM-牛頓X射線衛(wèi)星，NASA / ESA哈勃太空望遠鏡，以及許多地面觀測站。在2月和3月獲得的哈勃影像捕獲了爆炸的光學余輝。他們表明，爆炸起源于約45億光年以外的螺旋星系。這意味著當宇宙只有其當前年齡的三分之二時，來自GRB的光線就開始向我們傳播。

第三篇論文介紹了另一個爆炸的觀測結果，費米和斯威夫特都在2018年7月20日發(fā)現(xiàn)了它們。在發(fā)出警報十小時后，高能立體觀測系統(tǒng)(HESS)將其28米大的伽馬射線望遠鏡對準了該地點。稱為GRB 180720B。事件發(fā)生后的幾周內進行了仔細分析，結果表明，HESS清楚地檢測出能量高達440 GeV的VHE伽馬射線。更加引人注目的是，在觀察開始后，輝光持續(xù)了兩個小時。在GRB被發(fā)現(xiàn)后很長時間捕獲這種排放物既是一個驚喜，也是一個重要的新發(fā)現(xiàn)。