史上最亮伽马射线爆发余辉中的第一条发射线可能来自反物质

被称为史上最亮 (BOAT) 的伽马射线暴 (GRB) 在其余辉中出现了一条发射线，这是首次在任何 GRB 中可靠地检测到一条发射线。发现这条线的天文学家怀疑它是爆炸后物质和反物质粒子相互湮灭的产物，当时它们正以接近光速的速度向我们飞来。

对于大多数自然现象，记录下来的最戏剧性的例子并不比第二或第三个例子提前太久——比如地震、火山或黑洞碰撞。然而，当谈到大堡礁时，这种模式就被打破了。BOAT（官方GRB 221009A) 因亮度提高 70 倍比我们看到的第二亮。根据其他大堡礁的模式，我们应该会看到类似这样的景象每千人一次（有人说是一万年）以来，而不是在我们有仪器观察它的最初几十年里。这就像有人在一小时内跑完了马拉松，而其他参赛者都比现有的世界纪录慢。

毫不奇怪，天文学家们渴望提取有关这一史无前例事件的每一点信息，但由于其初始亮度已使伽马射线相机饱和，他们受到了阻碍。现在，不久之后对辐射的检查揭示了天文学家在其他 GRB 中寻找的东西：发射线。

特定波长的电磁能释放会在更宽的光谱内产生发射线。这些线通常是由电子从激发态跃迁产生的，释放出特定于该元素的能量。发射和相应的吸收线，让我们了解到关于恒星本质的大部分知识——但之前对 GRB 的唯一潜在探测非常微弱，人们认为它们可能是统计波动。

“BOAT 爆发几分钟后，费米伽马射线暴监测器记录到了一个不寻常的能量峰值，引起了我们的注意，”奈梅亨拉德堡德大学的 Maria Edvige Ravasio 博士在一份声明中说道。陈述“当我第一次看到那个信号时，我起了一身鸡皮疙瘩。此后，我们的分析表明，这是 50 年来研究 GRB 以来第一条高可信度的发射线。”

正如 INAF-Brera 天文台的合著者 Om Sharan Salafia 博士所补充道：“我们已经确定，这个特征只是噪音波动的可能性不到五亿分之一。”不过，在 BOAT 发生之前，看到如此强大事物的可能性并不高，所以我们也许不应该忽略这种可能性。

由于 FERMI 等仪器饱和，BOAT 使我们无法了解关键的最初几秒钟的情况。一旦强度降至可控水平，峰值亮度必须根据我们能看到的情况重建。这条线在爆炸开始后近五分钟出现，持续了至少 40 秒。

GRB 进入两种，据信有不同的来源，尽管天文学家还不能排除 BOAT 代表我们所见过的神秘第三类的唯一例子的可能性。然而，到目前为止，他们将其视为我们所知的更强大的版本，在这种情况下，它将是一颗大质量恒星坍缩形成黑洞的结果。除了这种事件产生的超新星爆炸外，还会产生非常强大的喷流。当它指向地球时，我们会受到最多持续几百秒的伽马射线爆发的影响。

发射线起始于 0.00099 埃或 1256 万电子伏特，最后检测到的发射线能量为该值的一半。蓝光为 3 eV，而放射治疗中使用的某些伽马射线的能量为 1.2 MeV。

这样的能量肯定不是来自激发电子返回基态，因此发现这一现象的团队必须找到新的解释。他们认为，原因是电子和正电子（电子的反物质当量）的湮灭。

“当电子和正电子碰撞时，它们会湮灭，产生一对能量为 0.511 MeV 的伽马射线，”格兰萨索科学研究所的 Gor Oganesyan 教授说道。“因为我们观察的是喷流，物质以接近光速的速度移动，所以这种辐射会变成大幅蓝移并推向更高的能量。”

如此规模的蓝移需要粒子加速到光速的 99.9%，但从 BOAT 的其他方面来看，这似乎并不引人注目。轻微的减速会降低蓝移，并解释为什么在探测期间能量会下降。

戈达德太空飞行中心的伊丽莎白·海斯说：“经过几十年对这些令人难以置信的宇宙爆炸的研究，我们仍然不了解这些喷流的工作原理。”“找到像这种非凡的发射线这样的线索将有助于科学家更深入地研究这种极端环境。”

试想一下，如果费米这样的仪器能够记录 BOAT 最亮的部分，我们会看到什么——这在以前被认为是不必要的。

研究结果发表在期刊上科学。