近日，“高海拔宇宙线观测站（LHAASO）”（简称“拉索”）正式发布了迄今最亮的伽马射线暴（简称“伽马暴”，编号GRB 221009A）的高能伽马辐射的精确能谱，这是“拉索”国际合作组在观测基础上取得的又一重大研究成果，刷新了过去科学家们对伽马暴的认知，相关成果于美国东部时间2023年11月15日在《科学进展》（Science Advances）上发表。
中国科学院高能物理研究所研究员毕效军介绍，本次基于拉索测量的精确能谱，发现伽马暴辐射一直延伸到13TeV，挑战了传统的伽马暴余辉的标准辐射模型，同时揭示出宇宙背景光在红外波段强度低于预期。他形象地打了一个比喻：“这也可以说是高能伽马光逃避了宇宙中介质的吸收，上演了‘穿墙术’”。
约20亿年前，一颗比太阳重20多倍的大质量恒星在燃料耗尽时发生塌缩爆炸，瞬间引发了巨大的爆炸火球，产生了伽马暴GRB 221009A。最终于2022年10月9日晚上21时20分50秒刚好抵达中国高海拔宇宙线观测站“拉索”的视场范围，“拉索”以“天时地利”完整记录了来自GRB 221009A高达10TeV以上的伽马射线暴全过程。2023年6月9日，中国科学院高能物理研究所发布了首次探测到高能光子流量快速增强现象的相关研究成果；发现并解释了伽马暴GRB 221009A历史最亮的秘密。此前，这一史上最亮伽马暴一经发布便在国际上引发了多项讨论和研究。
观测一年来，中国科学院高能物理研究所牵头的拉索国际合作组不懈深耕“拉索”的数据。“本次发布的高能伽马辐射的精确能谱是对这一宝藏数据的再一次深度挖掘。”中国科学院高能物理研究所研究员陈松战如是说。他介绍，GRB 221009A的极高亮度使我们有机会探测到来自24亿光年外宇宙深处所产生的高能伽马光子。按照目前的宇宙演化模型，1TeV伽马光子飞行24亿光年被背景光吸收的概率约为80%，而10TeV伽马光子被吸收的概率则超过99.5%。本次基于拉索测量的精确能谱，推算出宇宙背景光对高能伽马光的吸收低于预期，红外波段宇宙背景光强度仅为现有宇宙学模型预期的40%左右。通俗地说，就是高能伽马光子穿过茫茫宇宙，飞向地球后对高能伽马光的吸收比预期的更弱，仿佛上演宇宙“穿墙术”。
同时，该能谱为检验爱因斯坦相对论的适用范围、探索暗物质候选粒子——轴子等新物理研究方面提供了重要信息。如果标准的宇宙演化模型正确，宇宙背景光对高能伽马光子的吸收低于理论预期也可能意味着存在某种超出当前粒子物理标准模型的新物理机制。比如，作为爱因斯坦狭义相对论基础的洛伦兹对称性如果有非常微小的破坏，这种效应在伽马光子24亿光年的长距离飞行中就会被放大为可观测现象，从而能够解释拉索观测到的高能伽马能谱。
中国科学院高能物理研究所研究员、“拉索”首席科学家曹臻表示，拉索发布的最亮伽马暴的精确伽马光子能谱，开启了新物理探索之门，预期将会引发更多相关物理研究。（“学习强国”学习平台记者张媛媛）
原标题：史上最亮伽马暴上演宇宙“穿墙术”——“拉索”精确测量迄今最亮伽马射线暴高能辐射能谱