宇宙“黑暗迷雾”，或不如想象中浓厚！中国有新发现
利用我国高海拔宇宙线观测站（LHAASO，“拉索”），中国科学院高能物理研究所牵头的拉索国际合作组围绕迄今最亮的伽马射线暴GRB 221009A观测结果展开研究，绘制出该伽马暴最精确的高能辐射能谱。同时，本次观测对传统理论提出了2项重大挑战——伽马暴余辉标准模型或许需要进一步修正，同时，观测数据显示，人们通常认为的宇宙“黑暗迷雾”可能并没有想象中的浓厚。11月16日，相关研究成果在《科学进展》上发表。
在四川省稻城县海拔4410米的海子山上，国际上最灵敏的超高能伽马射线探测装置“拉索”全天候望向深空。一颗位于银河系外，比太阳重20多倍的大质量恒星在燃料耗尽时，发生了坍缩爆炸，产生了伽马射线暴GRB 221009A，其发出各种能量的伽马光子，跨越24亿光年抵达地球。2022年10月9日，世界多个大科学装置均探测到了该事件，但是只有“拉索”记录到了万亿电子伏特以上的光子，特别是创纪录的达到10万亿电子伏特以上。
围绕这些探测数据展开分析，科研人员脑海中的疑问只增不减。在伽马暴标准模型中，其可被探测的余辉辐射源于爆炸物与周围环境气体物质的碰撞，理论上其光子的能量越高，辐射强度衰减就越快。然而，当“拉索”完成了对该伽马暴能谱的最精确测量后，发现其辐射一直延伸至13万亿电子伏特——逆势增强的能谱对伽马暴余辉标准模型提出了挑战。中国科学院高能所研究员、“拉索”首席科学家曹臻表示，这意味着能量在10万亿电子伏特左右的光子，可能产生于更复杂的粒子加速过程，或者存在新的辐射机制。
另一个反常的现象也同时显现。高能伽马光子要突破宇宙中弥漫的背景光飞抵地球实属不易，根据目前的宇宙演化模型，当10万亿电子伏特的伽马光子飞越24亿光年，其被宇宙背景光吸收的概率超过99.5%。但“拉索”依然成功“看”到了GRB 221009A的精确能谱，科研人员据此推算，红外波段的宇宙背景光强度仅为现有模型预期的40%左右。
“我们已经习惯了宇宙是黑暗的，探测宇宙需要穿透厚厚的迷雾，很多现象我们甚至都没有机会看到。但‘拉索’打开了一扇门，宇宙仿佛变得更‘透明’了，透过这扇门，我们能去探索更多新的物理现象。”曹臻表示，这些数据对当前的宇宙演化模型提出了挑战，“但如果你要问为什么，很遗憾，现在还没法给出确定性的结论。”
在与国际同行的讨论中，曹臻也收获了一些质疑，“这个观测结果实在太难以想象了”。“拉索”本次探测到的宇宙超出预期的“透明度”，可能挑战着现有的宇宙演化模型，或将证明存在超出粒子物理标准模型的新物理机制，也可能成为不受宇宙背景光影响的暗物质候选粒子——轴子存在的佐证……
“总之，我们开启了新物理探索之门。”曹臻肯定地说，在“拉索”的助力下，科研人员正在看向更深远的宇宙，本次研究成果的发表，将会引发更多相关的物理研究。
编辑/谭卫平