對話“拉索”項目首席科學家曹臻

◎四川日報記者 吳憂

位于甘孜州稻城縣海子山的“拉索”，首次完整記錄了大質(zhì)量恒星死亡瞬間萬億電子伏特伽馬射線爆發(fā)全過程，揭開了這次爆炸事件的面紗。

“拉索”項目首席科學家曹臻表示，這是獨一無二的“拉索”取得的獨一無二的成果。近日，記者對話曹臻，請他講述這項觀測研究成果背后的故事。

這項成果大家翹首以盼

記者：審稿專家說，這是一項非凡的實驗結(jié)果，值得迅速發(fā)表。這是為什么？

曹臻：這是一次舉世矚目的觀測。對這次觀測研究的成果，全球天文學家翹首以盼。去年10月9日，人類觀測到有記錄以來最亮的伽馬射線暴，這是約20億年前，約24億光年外的一顆大質(zhì)量恒星死亡瞬間劇烈爆炸所產(chǎn)生的，其亮度比以往最亮伽馬射線暴還要高幾十倍以上。如此亮的伽馬射線暴掃到地球，上千年甚至上萬年才有一次。全球幾十個空間探測器和地面探測器都進行了觀測，我國的“慧眼”衛(wèi)星和“極目”空間望遠鏡，以及地面的“拉索”，也在其中。特別是“拉索”，收集到6萬多個伽馬光子，首次完整記錄了萬億電子伏特伽馬射線爆發(fā)全過程，這是人類歷史上從未有過的壯舉?！犊茖W》雜志對這篇論文確實給予特殊照顧，從投稿到發(fā)表不到3個月。

記者：“拉索”的觀測研究結(jié)果有何特殊之處？

曹臻：這次觀測非常漂亮。“拉索”收集到的信號細節(jié)表明，觀測到的光子來源于主爆之后的后隨爆炸。伽馬射線暴事件的主爆也稱為瞬時輻射，是初始階段的巨大爆炸，表現(xiàn)為強烈的低能伽馬射線輻射。接近于光速的爆炸物與周圍環(huán)境氣體碰撞則產(chǎn)生后隨爆炸，也稱為余輝?！袄鳌笔状尉_地觀測了后隨爆炸的完整過程，記錄了萬億電子伏特伽馬射線流量增強和衰減的整個階段。其中，流量衰減階段出現(xiàn)明顯拐折，流量快速減小，可以推測此次爆炸的拋射物是噴流狀的結(jié)構(gòu)，噴流張角極小，我們正好觀測到噴流最明亮的核心，解釋了為什么此次伽馬射線暴如此之亮。而在流量增強階段，“拉索”首次觀測到極速增強的現(xiàn)象，在最初不到兩秒的時間內(nèi)，流量增強了100多倍，超出了以往理論模型的預期。

這項成果源于“守株待兔”

記者：為什么只有“拉索”做到了？

曹臻：作為地面觀測站，“拉索”是“守株待兔”式的觀測，GRB 221009A恰好落在“拉索”的最佳觀測視場范圍內(nèi)。當然，除了運氣，“拉索”也充分發(fā)揮了靈敏度高的優(yōu)勢，對這次持續(xù)幾百秒的伽馬射線暴，從第一秒開始就精確記錄，得到了完整、準確的觀測數(shù)據(jù)。所以天文學家們說，這是人類的幸運——宇宙中最靚麗的“煙花”，恰好被人類最清晰的攝像頭捕捉到了。

記者：“拉索”是如何做到的？

曹臻：“拉索”是以宇宙線觀測研究為核心的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，平均海拔4410米，占地面積約1.36平方公里。本次觀測成果主要由其中的水切倫科夫探測器陣列提供，該陣列具有寬視場、全天候的特點，對伽馬射線暴這樣的突發(fā)天體現(xiàn)象的觀測具有突出優(yōu)勢。當伽馬射線進入地球大氣層，會產(chǎn)生次級產(chǎn)物伽馬光子，這次我們在整個伽馬射線暴的10多分鐘內(nèi)收集到6萬多個伽馬光子，超過了過去幾年對宇宙“標準燭光”蟹狀星云的觀測積累。對比其他實驗裝置，甚至是專門用來追蹤伽馬射線暴的設(shè)備，它們測到的伽馬光子數(shù)目僅在千個以下，且都只測到爆炸過后60秒以后的余輝，所以“拉索”的觀測是獨一無二的完整、精確。

這項成果提升人類對宇宙的認識

記者：為什么要研究伽馬射線暴？

曹臻：伽馬射線暴是宇宙大爆炸之后最劇烈的天體爆炸現(xiàn)象，其幾秒鐘輻射的能量相當于太陽100億年輻射能量的總和。經(jīng)過半個世紀的研究，人們認識到伽馬射線暴產(chǎn)生于特別極端的物理環(huán)境，比如極高的磁場、極強的引力、極快的速度等，伽馬射線暴由此成為天體物理甚至基礎(chǔ)物理領(lǐng)域青睞的極端物理實驗室。人們期望利用伽馬射線暴研究宇宙的演化歷史、重元素的起源以及相對論的正確性等重大課題，而在這之前必須對伽馬射線暴本身的物理起源具備深刻了解。

記者：這次觀測研究成果有何重要意義？

曹臻：這是人類第一次完整記錄大質(zhì)量恒星死亡瞬間萬億電子伏特伽馬射線爆發(fā)全過程，將大大增進人類對伽馬射線暴輻射機制以及噴流結(jié)構(gòu)等方面的理解。這次觀測，已經(jīng)解答了科學家的一些疑惑，讓不少問題迎刃而解。截至目前，本場爆炸事件還有其他許多新發(fā)現(xiàn)，科學家們還在不懈地深耕“拉索”的數(shù)據(jù)，力圖揭示更多的奧秘。