“有史以来最亮”的伽马射线暴揭示暗物质线索，重要数据来自四川

Pine 发自 凹非寺
量子位 | 公众号 QbitAI

暗物质有迹可循？！“有史以来最亮”的伽马射线暴将提供线索。

最重要的发现来自中国。

这是不久前发生在距离地球约24亿光年的一起宇宙事件，是一颗巨大的濒死恒星在坍缩成黑洞或中子星时释放出强大的能量喷流。

而它到底有多亮呢？

科学家们称它是有史以来最亮的伽马射线暴，甚至连NASA专门为观测这样的宇宙事件而设计的轨道望远镜都过饱和了。

基于此，科学家们给它起了个“形象”的名字：BOAT （brightest of all time），并调侃称：

BOAT之所以这么亮是因为它的“尾部强力喷气机”正对着我们。

△处理之后的伽马射线暴 图源：NASA

而在这次最亮的伽马射线暴中，还发现了一个前所未有的高能粒子。

它本应该在通往地球的路上被吸收“消失不见”的，但不知何故来到了地球。

这个奇怪的现象激起了天体物理学家的兴趣，在探测后的一周内，就陆续有多个小组发表了相关论文提出猜想。

在这些论文中，有一个普遍的猜想，透过这个猜想，我们或许可以找到暗物质的线索。

有一个中间态存在

在讲猜想之前，得先说说这个高能量的光子。

这个尾部能量光子电压高达18TeV（1TeV=1万亿eV），是之前伽马射线暴所观测到的能量的四倍，也比大型强子对撞机所能达到的最高能量高。

按道理说，这样的光子应该在通往地球的路上与宇宙的背景光相互作用被吸收，但它还是来了。

不少天体物理学家小组认为从这个现象可以窥探到宇宙暗物质的存在迹象，相关论文都已传输至预印本网站arxiv.org上。

简单来说，这个比较普遍的猜想机制可以用6个字来概括：

光子—轴子—光子。

高能量光子在穿越太空抵达银河系之前，会有另外一种存在形式：即轴子，而它正是物理学及天文学宇宙模型中假想的暗物质构成粒子之一。

并且轴子一般不会与传播路径周围的环境相互作用，因此也谈不上什么被吸收。

在这个猜想机制中，光子会通过强磁场，比如说内爆恒星周围的磁场转化为这样的粒子。

当轴子抵达地球所在的银河系时，磁场会把轴子转换为光子，然后进入地球。

对于这个猜想机制，也有研究人员不太相信，甚至称：

这个18TeV的高能光子或许并不是来自这次伽马射线暴，只不过是时间巧合。

但如果这个高能粒子确实是来自伽马射线暴：

它将很有可能是新物理学的证据，而且可能是暗物质存在的证据。

微妙的是，之后一个俄罗斯天文台报告称，在伽马射线暴中发现了一个更高能量的光子，足有251TeV。

目前，这个发现还存有很大的疑问，费米望远镜的研究员称，“还没有定论”。

值得一提的是，以上的机制猜想都是基于中国的探测成果。

没错！这个高达18TeV的高能光子正是由中国的高海拔宇宙线观测站LHAASO（昵称“拉索”）探测到的。

基于中国“拉索”的探测成果

在天文学史上，以往的伽马射线暴一般只有几百个高能光子被探测到，但在此次伽马射线暴中，拉索就探测到了5000个。

拉索之所以能探测到这么多高能光子，德国电子同步加速器的天体物理学家Sylvia Zhu称：

伽马射线暴基本上是在拉索正上方的天空中发生的。

△图源：高海拔宇宙线观测站

据中国新闻网消息，在此次伽马射线暴的探测过程中，它还联合“高能爆发探索者”和“慧眼”卫星，打破了伽马射线暴亮度最高、光子能量最高、探测能量范围最高等多项伽马射线暴观测纪录。

而拉索也在国际上首次打开10万亿电子伏波段的伽马射线暴观测窗口。

目前，拉索探测到的具体数据并没有对外公布。

对这些未公布的数据，外界猜测其可能成为暗物质的定义证据，对解释伽马射线暴的爆发也具有很重要的意义。

最终能不能成为暗物质的定义证据现在还未可知，但一波关于此次伽马射线暴的激烈讨论在学界是不可避免了。

参考链接：
[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

— 完 —

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