“有史以來最亮”的伽馬射線暴揭示暗物質線索，重要數據來自四川

Pine 2022-10-30 12:17:53 來源：量子位

Pine 發自 凹非寺

量子位 | 公眾號 QbitAI

暗物質有跡可循？！“有史以來最亮”的伽馬射線暴將提供線索。

最重要的發現來自中國。

這是不久前發生在距離地球約24億光年的一起宇宙事件，是一顆巨大的瀕死恒星在坍縮成黑洞或中子星時釋放出強大的能量噴流。

而它到底有多亮呢？

科學家們稱它是有史以來最亮的伽馬射線暴，甚至連NASA專門為觀測這樣的宇宙事件而設計的軌道望遠鏡都過飽和了。

基于此，科學家們給它起了個“形象”的名字：BOAT?（brightest of all time），并調侃稱：

BOAT之所以這么亮是因為它的“尾部強力噴氣機”正對著我們。

△處理之后的伽馬射線暴 圖源：NASA

而在這次最亮的伽馬射線暴中，還發現了一個前所未有的高能粒子。

它本應該在通往地球的路上被吸收“消失不見”的，但不知何故來到了地球。

這個奇怪的現象激起了天體物理學家的興趣，在探測后的一周內，就陸續有多個小組發表了相關論文提出猜想。

在這些論文中，有一個普遍的猜想，透過這個猜想，我們或許可以找到暗物質的線索。

有一個中間態存在

在講猜想之前，得先說說這個高能量的光子。

這個尾部能量光子電壓高達18TeV（1TeV=1萬億eV），是之前伽馬射線暴所觀測到的能量的四倍，也比大型強子對撞機所能達到的最高能量高。

按道理說，這樣的光子應該在通往地球的路上與宇宙的背景光相互作用被吸收，但它還是來了。

不少天體物理學家小組認為從這個現象可以窺探到宇宙暗物質的存在跡象，相關論文都已傳輸至預印本網站arxiv.org上。

簡單來說，這個比較普遍的猜想機制可以用6個字來概括：

光子—軸子—光子。

高能量光子在穿越太空抵達銀河系之前，會有另外一種存在形式：即軸子，而它正是物理學及天文學宇宙模型中假想的暗物質構成粒子之一。

并且軸子一般不會與傳播路徑周圍的環境相互作用，因此也談不上什么被吸收。

在這個猜想機制中，光子會通過強磁場，比如說內爆恒星周圍的磁場轉化為這樣的粒子。

當軸子抵達地球所在的銀河系時，磁場會把軸子轉換為光子，然后進入地球。

對于這個猜想機制，也有研究人員不太相信，甚至稱：

這個18TeV的高能光子或許并不是來自這次伽馬射線暴，只不過是時間巧合。

但如果這個高能粒子確實是來自伽馬射線暴：

它將很有可能是新物理學的證據，而且可能是暗物質存在的證據。

微妙的是，之后一個俄羅斯天文臺報告稱，在伽馬射線暴中發現了一個更高能量的光子，足有251TeV。

目前，這個發現還存有很大的疑問，費米望遠鏡的研究員稱，“還沒有定論”。

值得一提的是，以上的機制猜想都是基于中國的探測成果。

沒錯！這個高達18TeV的高能光子正是由中國的高海拔宇宙線觀測站LHAASO（昵稱“拉索”）探測到的。

基于中國“拉索”的探測成果

在天文學史上，以往的伽馬射線暴一般只有幾百個高能光子被探測到，但在此次伽馬射線暴中，拉索就探測到了5000個。

拉索之所以能探測到這么多高能光子，德國電子同步加速器的天體物理學家Sylvia Zhu稱：

伽馬射線暴基本上是在拉索正上方的天空中發生的。

△圖源：高海拔宇宙線觀測站

據中國新聞網消息，在此次伽馬射線暴的探測過程中，它還聯合“高能爆發探索者”和“慧眼”衛星，打破了伽馬射線暴亮度最高、光子能量最高、探測能量范圍最高等多項伽馬射線暴觀測紀錄。

而拉索也在國際上首次打開10萬億電子伏波段的伽馬射線暴觀測窗口。

目前，拉索探測到的具體數據并沒有對外公布。

對這些未公布的數據，外界猜測其可能成為暗物質的定義證據，對解釋伽馬射線暴的爆發也具有很重要的意義。

最終能不能成為暗物質的定義證據現在還未可知，但一波關于此次伽馬射線暴的激烈討論在學界是不可避免了。

參考鏈接：
[1]https://www.quantamagazine.org/brightest-ever-space-explosion-could-help-explain-dark-matter-20221026/
[2]http://www.chinanews.com.cn/tp/hd2011/2022/10-16/1046389.shtml