原標題：“拉索”精確測量迄今最亮伽馬暴高能輻射能譜
“拉索”又有新發(fā)現(xiàn)！基于高海拔宇宙線觀測站“拉索”（LHAASO）的觀測數(shù)據(jù)，我國科研人員精確測量了迄今最亮伽馬暴GRB 221009A的高能輻射能譜。他們發(fā)現(xiàn)，高能伽馬光子并沒有像理論預(yù)言的那樣，其輻射強度會快速減弱，而是一直維持在較高水平。這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的伽馬暴余輝標準模型，也揭示了宇宙背景光在紅外波段的強度低于預(yù)期，開啟了新物理探索之門。相關(guān)研究成果16日在線發(fā)表于《科學(xué)進展》雜志。
伽馬暴是宇宙大爆炸之后最劇烈的天體爆炸現(xiàn)象，是指來自天空中某一方向的伽馬射線突然增強的閃爍現(xiàn)象。2022年10月9日，“拉索”記錄到史上最亮的伽馬暴GRB 221009A產(chǎn)生的伽馬光子，其最高能量達10萬億電子伏特以上。
此前的研究已經(jīng)確認，伽馬暴GRB 221009A產(chǎn)生于距離地球24億光年的宇宙深處，其高能輻射起源于余輝輻射。在伽馬暴標準模型中，余輝輻射起源于以接近光速飛行的爆炸物與周圍環(huán)境氣體物質(zhì)的碰撞，碰撞產(chǎn)生的高速激波會把電子加速到非常高的能量，這些電子進一步撞擊周圍的光子，使得光子演變?yōu)楦吣苜ゑR輻射。
“理論上，這種輻射的光子能量越高，其輻射強度就衰減得越快，但本次‘拉索’對其輻射能譜的精確測量卻發(fā)現(xiàn)，伽馬暴輻射并沒有快速衰減，而是一直延伸到13萬億電子伏特。該能譜對伽馬暴余輝標準模型提出了挑戰(zhàn)?！敝袊茖W(xué)院高能所研究員、“拉索”首席科學(xué)家曹臻說。
事實上，高能伽馬光子在飛行時會被宇宙中彌漫的背景光吸收，伽馬光子能量越高被吸收得就越強烈。按照目前的宇宙演化模型，1萬億電子伏特伽馬光子飛行24億光年被宇宙背景光吸收的概率約為80%，而10萬億電子伏特伽馬光子被吸收的概率則超過99.5%。
“基于本次‘拉索’測量的精確能譜推算，宇宙背景光對高能伽馬光的吸收低于預(yù)期，在紅外波段，宇宙背景光的吸收強度僅為理論值的40%左右。這一結(jié)果將促使人們重新考慮宇宙中星系的形成和演化過程?！辈苷檎f。
對于宇宙背景光對高能伽馬光子的吸收低于理論預(yù)期這一現(xiàn)象，研究人員給出了兩種可能的解釋。
“一種可能是存在某種超出當(dāng)前粒子物理標準模型的新物理機制，比如，愛因斯坦狹義相對論的基礎(chǔ)——洛倫茲對稱性如果有非常微小的破壞，就能夠解釋‘拉索’觀測到的高能伽馬能譜；另一種可能是存在標準模型之外的一種新粒子軸子，如果軸子存在也可以解釋‘拉索’觀測到的高能伽馬光子弱吸收現(xiàn)象?！敝袊茖W(xué)院高能所研究員陳松戰(zhàn)解釋。