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美国宇航局望远镜可能已经在大爆炸以来可能的最大的爆炸中发现湮灭的反物质

2024-07-30 09:36阅读：

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美国宇航局望远镜可能已经在大爆炸以来可能的最大的爆炸中发现湮灭的反物质
By Robert Lea
published 17 hours ago
The Universe
因为极佳的理由这个伽马射线爆发被称为“所有时间最明亮的”或“BOAT”。
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美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜已经检查了可能已经是大爆炸以来最强大的爆炸，发现一个迄今为止从未见过的特征。这一特征可能是物质和反物质粒子以99.9%的光速湮灭的结果。
这次爆炸是一个伽马射线暴（GRB）的例子，当它于2022年10月9日被美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜和尼尔·盖雷尔斯·斯威夫特天文台首次观测到时它被命名为GRB 221009
A。伽马射线暴的力量很快就被揭示，它赚得所有时间最明亮的绰号或“BOAT”。
西北大学物理和天文学副教授、方集团负责人、所有时间最明亮的的发现者之一方文辉围绕它被认为如此完全的明亮解释道，“只要我们已经能够来探测伽马射线暴，毫无疑问这个伽马射线暴是我们从来已经见证过的10倍或更多最亮的”。
科学家们理论化所有时间最明亮的被一颗超新星爆炸发射，该爆炸伴随着一颗位于距离我们约240万光年远的大质量恒星的死亡和坍塌。这一事件可能在它的尾迹中留下了一个黑洞。
拉德博德大学的研究负责人拉瓦希奥（Maria Edvige Ravasio）在一份声明中说，“在所有时间最明亮的爆发几分钟后，费米的伽马射线爆发监测器记录到了一个不同寻常的捉住了我们的注意的能量峰值，当我第一次看到这个信号时我浑身起鸡皮疙瘩。从那时起我们的分析表明这是在50年研究伽马射线暴中从来被看到的第一条高置信度发射线” 。
费米在所有时间最明亮的中发现了什么？
1967年，美国维拉卫星观测到了第一次伽马射线爆发，两年后它被正式记录，然后在1973年向公众披露。
从那时起，科学家们已经探测到了大量的伽马射线暴，确定这些短暂的闪光有宇宙起源并且是已知宇宙中最强大、最剧烈的爆炸。最常见的伽马射线暴类型当至少是太阳质量八倍的恒星耗尽它们核的核聚变需要的燃料并且不再能够抵消它们自己的引力向内推时发生，它们的核这样坍塌。这创造一个旋转的将物质通道到它的两极的黑洞，随喷流以接近光速旅行炸出它。
当这些喷流直接指向地球时我们将它们视为一个伽马射线暴。
伽马射线暴是如此强大以致如果在距离地球几千光年内一个爆发，它可能通过扰乱或消灭大气层扫荡掉我们星球上的生命。然而，甚至在所有这些可怕的事件中，所有时间最明亮的几乎立即的鹤立鸡群。
科学家们最终用其他观测到的伽马射线暴的统计数据确定了像所有时间最明亮的这样强大而明亮的事件每10000年会被在地球上空可见一次。他们还发现尽管发生在24亿光年外，但所有时间最明亮的真的对地球大气层有一个影响。
美国宇航局望远镜可能已经在大爆炸以来可能的最大的爆炸中发现湮灭的反物质

一个展示伽马射线暴如何被从黑洞引擎发射的描画。(Image credit: NASA/Goddard Flight Center)
2022年10月9日，来自所有时间最明亮的的高能伽马射线光饱和了轨道中的大多数伽马射线探测器，包括那些在费米号上的探测器。这实际上防止了在爆炸的真实力量在它的持续时间最强烈点被测量。然而，在探测到所有时间最明亮的约五分钟后，它变暗到足以允许费米来再次看到它。美国宇航局伽马射线望远镜在它的光中或“光谱”中看到了一个奇怪的叫“假定的发射线”的特征。
当光穿过物质时，因为元素吸收和在特定频率上发射光，它们在这种光上留下吸收和发射的“指纹”。这意味着科学家能重建这种光穿过的元素并确定它已经与之相互作用的物体的化学成分。
米兰INAF布雷拉天文台的团队成员萨拉飞亚（Om Sharan Salafia）在声明中说，“虽然之前的一些研究已经报告了在其他伽马射线暴中吸收和发射特征的可能证据，但随后的精查解释了所有这些可能只是统计波动。我们在所有时间最明亮的上看到的是不同的，我们已经确定这个特征的只是一个噪声波动的赔率是不到不到五亿分之一” 。

美国宇航局望远镜可能已经在大爆炸以来可能的最大的爆炸中发现湮灭的反物质
图为发射所有时间最明亮的的超新星，这是自大爆炸以来最强大的宇宙爆炸的伽马射线爆发。 (Image credit: Aaron M. Geller / Northwestern / CIERA / IT Research Computing and Data Services.)
被费米在来自所有时间最明亮的的光中看到的发射线持续了大约40秒，达到一个1200万电子伏（MeV）的峰值能量。在电磁波谱可见光区域中的光能是在2到3电子伏特（eV）之间。
研究人员认为他们知道是什么造成了这一特征。每个物质粒子都有一个反物质粒子“双胞胎”。当这些粒子相遇时它们湮灭，将它们的能量释放回宇宙。研究小组在所有时间最明亮的中看到的光谱特征可能来自电子和它们的反物质等效物正电子的湮灭。
格兰萨索科学研究所的团队成员奥甘聂西安（Gor Oganesyan）在声明中说，“当一个电子和一个正电子碰撞时它们湮灭，产生一对有一个能量为0.511 MeV的伽马射线。因为我们正在探究这个喷流，那里的物质正以接近光速的速度移动，这种发射变得被大大蓝移并被推向更高的能量” 。
如果研究小组是对的，这些粒子在彼此湮灭之前一定一直以99.9%的光速旅行。.
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美国宇航局戈达德太空飞行中心费米项目科学家团队成员伊丽莎白·海斯在声明中说，“经过几十年研究这些令人难以置信的宇宙爆炸后，我们仍然不了解这些喷流如何工作的细节。发现像这样的线索是值得注意的” 。
该团队的研究于周五（7月26日）发表在《Science》上 .
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