“拉索”又有新發現！基于高海拔宇宙線觀測站“拉索”（LHAASO）的觀測數據，我國科研人員精確測量了迄今最亮伽馬暴GRB 221009A的高能輻射能譜。他們發現，高能伽馬光子并沒有像理論預言的那樣，其輻射強度會快速減弱，而是一直維持在較高水平。這一發現挑戰了傳統的伽馬暴余輝標準模型，也揭示了宇宙背景光在紅外波段的強度低于預期，開啟了新物理探索之門。相關研究成果16日在線發表于《科學進展》雜志。
伽馬暴是宇宙大爆炸之后最劇烈的天體爆炸現象，是指來自天空中某一方向的伽馬射線突然增強的閃爍現象。2022年10月9日，“拉索”記錄到史上最亮的伽馬暴GRB 221009A產生的伽馬光子，其最高能量達10萬億電子伏特以上。
此前的研究已經確認，伽馬暴GRB 221009A產生于距離地球24億光年的宇宙深處，其高能輻射起源于余輝輻射。在伽馬暴標準模型中，余輝輻射起源于以接近光速飛行的爆炸物與周圍環境氣體物質的碰撞，碰撞產生的高速激波會把電子加速到非常高的能量，這些電子進一步撞擊周圍的光子，使得光子演變為高能伽馬輻射。
“理論上，這種輻射的光子能量越高，其輻射強度就衰減得越快，但本次‘拉索’對其輻射能譜的精確測量卻發現，伽馬暴輻射并沒有快速衰減，而是一直延伸到13萬億電子伏特。該能譜對伽馬暴余輝標準模型提出了挑戰?！敝袊茖W院高能所研究員、“拉索”首席科學家曹臻說。
事實上，高能伽馬光子在飛行時會被宇宙中彌漫的背景光吸收，伽馬光子能量越高被吸收得就越強烈。按照目前的宇宙演化模型，1萬億電子伏特伽馬光子飛行24億光年被宇宙背景光吸收的概率約為80%，而10萬億電子伏特伽馬光子被吸收的概率則超過99.5%。
“基于本次‘拉索’測量的精確能譜推算，宇宙背景光對高能伽馬光的吸收低于預期，在紅外波段，宇宙背景光的吸收強度僅為理論值的40%左右。這一結果將促使人們重新考慮宇宙中星系的形成和演化過程。”曹臻說。
對于宇宙背景光對高能伽馬光子的吸收低于理論預期這一現象，研究人員給出了兩種可能的解釋。
“一種可能是存在某種超出當前粒子物理標準模型的新物理機制，比如，愛因斯坦狹義相對論的基礎——洛倫茲對稱性如果有非常微小的破壞，就能夠解釋‘拉索’觀測到的高能伽馬能譜；另一種可能是存在標準模型之外的一種新粒子軸子，如果軸子存在也可以解釋‘拉索’觀測到的高能伽馬光子弱吸收現象。”中國科學院高能所研究員陳松戰解釋。
