在大约75亿光年远的地方，一颗垂死恒星释放出天文学家是所见过最高能量的光。而这些光，正在帮助天文学家理解这些光粒子是如何被提升到如此极端能量的。天文学家在观察伽马射线暴(GRB)事件时发现了超高能光子。被认为是中子星碰撞或大质量恒星坍塌的结果，伽马射线爆发突然出现，有时只持续一秒钟。这些转瞬即逝的爆发中，可以释放出比太阳整个生命期所产生的能量还多。这些事件很难捕捉，但爆炸后会有余辉。
余辉发出的光线较暗，但持续时间较长，天文学家可以对其进行详细测量。当两架太空望远镜通过自动化系统发现了一个名为GRB190114C的伽马射线暴。在22秒内，地球上的天文学家指示地面望远镜测量事件后的余辉。新研究的合著者，主要大气伽马成像切伦科夫望远镜(Magic)合作的发言人Razmik Mirzoyan表示：20多年来，我们一直在寻找这样一个具有高能粒子的事件。能够找到这个，仅仅是运气，只是坚持，其研究结果发表在《自然》期刊上。
从天文学的角度来看，这一事件相对较近，这使得天文学家能够在很大的波长范围内测量余辉，在接下来的10天里，科学家们收集了来自6颗卫星和15架地面望远镜的数据，这些望远镜探测到了波长从无线电到紫外光的辐射。天文学家分析了爆发后最初几十秒的测量结果，发现光子的能量为数万亿电子伏特，这是来自太阳典型光子能量的数万亿倍。虽然之前已经检测到能量超过1万亿电子伏特的光子来自其他天体物理来源，例如超新星残骸，但目前还没有人知道它们来自GRB。
多波长数据帮助天文学家确定粒子是如何被激发的，低能量光子是由围绕磁场旋转的粒子释放出来，这一过程称为同步辐射。相比之下，破纪录的超高能光子是通过与高能电子的碰撞加速，这是科学家们称为逆康普顿散射机制的一种变化。这些发现证实了有关伽玛暴的理论，并帮助天文学家理解这些奇异爆发的物理学。自从伽马射线暴首次被发现50多年后，伽马射线暴许多基本方面仍然是神秘的。GRB 190114C…伽马射线发射的发现表明，伽马射线暴比以前想象的更强大。
虽然天文学家长期以来一直在寻找这样的超高能光子，但GRB190114C并不是一个罕见的事件，只是一个很难捕捉的事件。多亏了MAGIC等望远镜和旨在探测超高能伽马射线的高能立体系统(H.E.S.S.)，以及用于探测初始伽马射线的自动化系统，科学家们希望在未来能捕捉到更多这样的超高能光子。拉斯维加斯内华达大学的天体物理学家张冰(Bing Zhang)表示：我们正在进入发现超高能量光子的新时代，由于在高能体系中预计会有丰富的物理，这些观察肯定会在未来几年带来令人兴奋的发现。
博科园｜文：Mara Johnson-Groh/Live Science
参考期刊《自然》
DOI: 10.1038/s41586-019-1750-x
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