20億年前的那束光

朱國順

有緣千里來相會。那么，相隔了20億光年路程的相遇，又是何等奇緣呢？

浩瀚無垠的宇宙深處，20億年前某一天，一顆恒星燃盡了最后一點核聚變?nèi)剂?，即將坍縮熄滅。就像常見火堆燃盡前會突然明亮地旺燒一下、然后驟然暗熄下來一樣，質(zhì)量大約是太陽20余倍的那顆恒星在塌熄前夕，也是瞬間燃起了巨大火球。那個最后的核聚變引發(fā)火球，向宇宙空間噴發(fā)出極強烈火花星雨，持續(xù)了幾百秒。這道宇宙級爆燃“煙花”，被稱作伽馬射線暴。

伽馬射線是原子核能級躍遷退激時釋放的射線，比太陽亮1萬億倍，頻率高于1.5千億億赫茲。伽馬射線暴簡稱伽馬暴，是迄今已知宇宙中最劇烈爆發(fā)現(xiàn)象。其幾秒鐘輻射能量，相當于太陽100億年輻射能量總和，是宇宙中“最狂暴的那束光”。

“最狂暴”的那束光，有最無與倫比價值。由于伽馬暴來自于最極端物理環(huán)境，帶著宇宙中極高的磁場、極強的引力、極快的速度等等，帶有宇宙大爆炸起源時的諸多特征，深入研究透徹伽馬暴，將給人類打開認知新天地，更可能讓人類插上新翅膀。因此伽馬暴成為人類極青睞研究對象，它是天體物理甚至基礎物理研究領域最佳極端物理實驗室。人們渴望用伽馬暴研究宇宙演化歷史、重元素的起源以及相對論的正確性等重大問題。掌握伽馬暴自身的物理起源，就成為這一切基礎前提。

當然，20億年前“20倍太陽”爆燃產(chǎn)生的那束光，并不知道人類有那么多想法。它從火花四濺爆燃開始，就一路肆意狂放地在宇宙間奔射，以每秒30萬公里速度奔跑了20億年。用人類代際紀元來比較，幾乎是整整一億代人時光。

在中國四川擁有“香格里拉鎮(zhèn)”的稻城，中國科學家在海拔4410米的海子山綠茵連綿山頂上，設置了一個高海拔宇宙線觀測站“拉索”（LHAASO），2023年5月10日剛剛通過國家驗收。在高海拔山頂建設宇宙線觀測站，可以有效避免人類活動以及云霧對觀測干擾，始終保持“耳聰目明”。

雖然剛剛通過驗收，但由5216個電磁粒子探測器與1188個繆子探測器構成1平方公里地面簇射粒子探測器陣列（KM2A）、3120個探測單元構成78000平方米水切倫科夫探測器陣列（WCDA）、18臺望遠鏡構成廣角切倫科夫望遠鏡陣列的世界最先進的“拉索”，早在2021年7月，就已全部投入運行。占地面積達1.36平方公里，是國家大科學裝置。

幸運總是留給有準備的人。就在“拉索”各就各位“恰巧”開始盯著茫茫宇宙的時候，“最狂暴的光”火馳電掣狂奔20億年，來了。

2022年10月9日21時20分50秒，那束持續(xù)幾百秒的極亮伽馬暴，披著20億光年路途上火球與星際物質(zhì)碰撞產(chǎn)生的大量萬億電子伏特高能伽馬光子，向著稻城“拉索”的“大眼睛”撲面而來。

“拉索”的“大眼睛”，特點就是大視場，一次可觀測六分之一天空的范圍，這與此前普通伽馬射線望遠鏡一次只能觀測一個點，完全不是一個層級。更特別的是，“拉索”是迄今世界上唯一“恰巧”正對伽馬暴射線源的地面探測器，因此完美捕捉到了這場天文奇觀。

6萬多個伽馬光子迅速被“拉索”收集到。有記錄以來最亮的這束伽馬暴，后來被命名為GRB221009A?？茖W家推斷，如此亮的伽馬暴掃過地球的概率是萬年一次。如果真是這樣，這萬年中人類大部分還是刀耕火種期，能被最先進儀器記錄下來，毫無疑問這是第一次。相隔20億年的“奇緣”，實現(xiàn)了高能量波段光變過程完整觀測，將大大增進人類對伽馬暴輻射機制、噴流結構等方面理解，將引發(fā)對伽馬暴能量注入、光子吸收、粒子加速等機制的深入探討。

中國的觀測研究成果，于2023年6月9日在線發(fā)表于國際頂級科學雜志《科學》（Science）。

“真的非常幸運?！痹S多科學家都這么說。

20億光年路程，上萬億個太陽輻射能量，無數(shù)萬億電子伏特能量，相遇在稻城海子山頂?shù)摹袄鳌薄：纹湫疫\！

幸運，來自于有準備的人，來自于我們的國家與時代。