“有史以來(lái)最亮”的伽馬射線暴揭示暗物質(zhì)線索，重要數(shù)據(jù)來(lái)自四川
它有個(gè)昵稱叫“BOAT”
Pine 發(fā)自 凹非寺
量子位 | 公眾號(hào) QbitAI
暗物質(zhì)有跡可循？！“有史以來(lái)最亮”的伽馬射線暴將提供線索。
最重要的發(fā)現(xiàn)來(lái)自中國(guó)。
這是不久前發(fā)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(shí)釋放出強(qiáng)大的能量噴流。
而它到底有多亮呢？
科學(xué)家們稱它是有史以來(lái)最亮的伽馬射線暴，甚至連NASA專門(mén)為觀測(cè)這樣的宇宙事件而設(shè)計(jì)的軌道望遠(yuǎn)鏡都過(guò)飽和了。
基于此，科學(xué)家們給它起了個(gè)“形象”的名字：BOAT?（brightest of all time），并調(diào)侃稱：
BOAT之所以這么亮是因?yàn)樗摹拔膊繌?qiáng)力噴氣機(jī)”正對(duì)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(fā)現(xiàn)了一個(gè)前所未有的高能粒子。
它本應(yīng)該在通往地球的路上被吸收“消失不見(jiàn)”的，但不知何故來(lái)到了地球。
這個(gè)奇怪的現(xiàn)象激起了天體物理學(xué)家的興趣，在探測(cè)后的一周內(nèi)，就陸續(xù)有多個(gè)小組發(fā)表了相關(guān)論文提出猜想。
在這些論文中，有一個(gè)普遍的猜想，透過(guò)這個(gè)猜想，我們或許可以找到暗物質(zhì)的線索。
有一個(gè)中間態(tài)存在
在講猜想之前，得先說(shuō)說(shuō)這個(gè)高能量的光子。
這個(gè)尾部能量光子電壓高達(dá)18TeV（1TeV=1萬(wàn)億eV），是之前伽馬射線暴所觀測(cè)到的能量的四倍，也比大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)所能達(dá)到的最高能量高。
按道理說(shuō)，這樣的光子應(yīng)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(lái)了。
不少天體物理學(xué)家小組認(rèn)為從這個(gè)現(xiàn)象可以窺探到宇宙暗物質(zhì)的存在跡象，相關(guān)論文都已傳輸至預(yù)印本網(wǎng)站arxiv.org上。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這個(gè)比較普遍的猜想機(jī)制可以用6個(gè)字來(lái)概括：
光子—軸子—光子。
高能量光子在穿越太空抵達(dá)銀河系之前，會(huì)有另外一種存在形式：即軸子，而它正是物理學(xué)及天文學(xué)宇宙模型中假想的暗物質(zhì)構(gòu)成粒子之一。
并且軸子一般不會(huì)與傳播路徑周?chē)沫h(huán)境相互作用，因此也談不上什么被吸收。
在這個(gè)猜想機(jī)制中，光子會(huì)通過(guò)強(qiáng)磁場(chǎng)，比如說(shuō)內(nèi)爆恒星周?chē)拇艌?chǎng)轉(zhuǎn)化為這樣的粒子。
當(dāng)軸子抵達(dá)地球所在的銀河系時(shí)，磁場(chǎng)會(huì)把軸子轉(zhuǎn)換為光子，然后進(jìn)入地球。
對(duì)于這個(gè)猜想機(jī)制，也有研究人員不太相信，甚至稱：
這個(gè)18TeV的高能光子或許并不是來(lái)自這次伽馬射線暴，只不過(guò)是時(shí)間巧合。
但如果這個(gè)高能粒子確實(shí)是來(lái)自伽馬射線暴：
它將很有可能是新物理學(xué)的證據(jù)，而且可能是暗物質(zhì)存在的證據(jù)。
微妙的是，之后一個(gè)俄羅斯天文臺(tái)報(bào)告稱，在伽馬射線暴中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)更高能量的光子，足有251TeV。
目前，這個(gè)發(fā)現(xiàn)還存有很大的疑問(wèn)，費(fèi)米望遠(yuǎn)鏡的研究員稱，“還沒(méi)有定論”。
值得一提的是，以上的機(jī)制猜想都是基于中國(guó)的探測(cè)成果。
沒(méi)錯(cuò)！這個(gè)高達(dá)18TeV的高能光子正是由中國(guó)的高海拔宇宙線觀測(cè)站LHAASO（昵稱“拉索”）探測(cè)到的。
基于中國(guó)“拉索”的探測(cè)成果
在天文學(xué)史上，以往的伽馬射線暴一般只有幾百個(gè)高能光子被探測(cè)到，但在此次伽馬射線暴中，拉索就探測(cè)到了5000個(gè)。
拉索之所以能探測(cè)到這么多高能光子，德國(guó)電子同步加速器的天體物理學(xué)家Sylvia Zhu稱：
伽馬射線暴基本上是在拉索正上方的天空中發(fā)生的。
△圖源：高海拔宇宙線觀測(cè)站
據(jù)中國(guó)新聞網(wǎng)消息，在此次伽馬射線暴的探測(cè)過(guò)程中，它還聯(lián)合“高能爆發(fā)探索者”和“慧眼”衛(wèi)星，打破了伽馬射線暴亮度最高、光子能量最高、探測(cè)能量范圍最高等多項(xiàng)伽馬射線暴觀測(cè)紀(jì)錄。
而拉索也在國(guó)際上首次打開(kāi)10萬(wàn)億電子伏波段的伽馬射線暴觀測(cè)窗口。
目前，拉索探測(cè)到的具體數(shù)據(jù)并沒(méi)有對(duì)外公布。
對(duì)這些未公布的數(shù)據(jù)，外界猜測(cè)其可能成為暗物質(zhì)的定義證據(jù)，對(duì)解釋伽馬射線暴的爆發(fā)也具有很重要的意義。
最終能不能成為暗物質(zhì)的定義證據(jù)現(xiàn)在還未可知，但一波關(guān)于此次伽馬射線暴的激烈討論在學(xué)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
