宇宙深處，一顆恒星即將死亡，它爆發出的驚人能量以光速前進，跨越50億光年旅程，突然造訪地球……

今年1月，人類觀測到有史以來最強的伽馬射線暴，其釋放的光子能量在0.2—1萬億電子伏特之間，其總輻射能量甚至超過了太陽在過去100億年中釋放的能量總和，堪稱“史上最強的光”。

近日，《自然》雜志發表了3篇論文，詳細闡述了這些高能光子如何形成。為此，記者采訪了南京大學天文與空間科學學院長江學者戴子高教授。

強大的射線起源仍是謎

伽馬射線是一種電磁輻射，主要來源于原子核的衰變，一個伽馬光子的能量是普通可見光中光子能量的100萬倍。伽馬射線暴，簡稱伽馬暴，是宇宙中伽馬射線強度在短時間內突然增強，隨后又迅速減弱的現象。

伽馬暴的持續時間不長，通常只有幾毫秒到幾千秒，分為持續時間小于2秒的短暴與大于2秒的長暴。

伽馬暴的威力如此之強，所以一旦發生，被它近距離照射的區域將被“徹底清空”，任何生命都逃不過它的攻擊。

那么，威力驚人的伽馬暴究竟是如何產生的呢?令人遺憾的是，伽馬暴仍是宇宙最大謎團之一。雖然，它早在1967年就被發現，但幾十年來，人們對其本質仍不清楚。

一般認為，長暴是在超大質量恒星耗盡核燃料時發生的。當恒星的核心坍縮為黑洞或中子星后，像噴泉一樣的物質噴流以接近光速的速度向外沖出，這個過程就會產生伽馬暴，同時可能產生超新星爆發。而短暴，研究人員認為，是由兩個中子星碰撞產生的。當兩個中子星碰撞時，也會產生黑洞或中子星，像長暴一樣，也有噴流以接近光速的速度向外沖出，進而形成伽馬暴，同時產生引力波事件，如GW170817。

精準觀測揭秘高能輻射成因

從發現伽馬暴的那天起，人類就迫切地想弄明白它的起源和輻射機制。不過，它發生得太突然，以至于科學家還沒來得及將觀測設備對準它時，就已經結束了。

但這次與過去不一樣，得益于全球協作，有多個觀測設備記錄到這一驚人的伽馬暴。科學家將這個來自宇宙深處的爆炸命名為GRB190114C，當它產生的伽馬暴抵達地球時，被兩顆衛星探測到。不到22秒，爆炸的坐標信息就已發送到全世界天文學家手中。

戴子高說，伽馬暴的高能輻射機制一直是該領域的疑難問題。科學界認為，這樣的輻射可能有三種成因，一是產生于高能電子的同步輻射，二是逆康普頓散射，三是強子過程(即高能質子與光子或高能質子與質子的相互作用)。

以前探測到的伽馬暴的光子能量相對比較低，是電子同步輻射驅動的結果，這種情況比較常見。但是此次探測到的伽馬射線光子能量極其驚人，顯然不是來自同步輻射。

科學家將它與2018年7月的GRB180720B伽馬暴進行對比研究，有了進一步發現，認為這種輻射機制來自逆康普頓散射。

“高能電子與低能光子發生碰撞，結果是高能電子把其能量轉移給低能光子，獲得了高能光子，這個過程為逆康普頓散射。”戴子高進一步解釋說，這一次觀測到的高能光子流量，明顯高于同步輻射從低能段向高能段的延伸，所以它只能產生于相對論沖擊波的逆康普頓散射。

伽馬暴之所以廣受關注，是因為它形成于宇宙早期階段，科學家們可以利用它來研究早期宇宙的性質。

有科學家認為，這次伽馬暴所發出的輻射能量是人類觀測史上最強的，這也成為了天文學史上的一個里程碑。

“這次觀測證實了伽馬射線暴在MeV(兆電子伏特)能段的輻射機制為同步輻射，而在高能段的機制為逆康普頓散射。”戴子高說道。

另外，我國的“慧眼”硬X射線調制望遠鏡(HXMT)已于2017年發射運行，而空間變源監視器(SVOM)、愛因斯坦探針(EP)、X射線時變和偏振探測器(eXTP)以及引力波暴高能電磁對應體全天監測器(GECAM)等項目正處在不同的研究階段，它們的成功實施將使我國在伽馬暴探測上達到國際先進水平。未來，這些設備將為伽馬暴研究貢獻出中國學者的力量。

關鍵詞： 逆康普頓散射 最強的光