本報(bào)記者 倪思潔

　　兩個(gè)多月前的3月29日凌晨?jī)牲c(diǎn)，全球科學(xué)家正在狂歡，慶祝他們聯(lián)手研究了一顆大質(zhì)量恒星死亡瞬間產(chǎn)生的“史上最亮”伽馬射線暴(GRB 221009A)。此時(shí)，我國(guó)高海拔宇宙線觀測(cè)站(“拉索”，LHAASO)首席科學(xué)家曹臻坐在安靜的角落，默默注視著一切。

　　兩個(gè)多月后的6月9日，還是凌晨?jī)牲c(diǎn)，“拉索”合作組在《科學(xué)》放出憋了數(shù)月的“大招”，解開(kāi)了全球狂歡后依然困擾世界的難題——為什么這次爆發(fā)會(huì)是“史上最亮”。

　　287位科學(xué)家聯(lián)合署名，憑借“拉索”的海量觀測(cè)數(shù)據(jù)，補(bǔ)齊了這顆恒星死亡瞬間的完整亮度變化曲線。3位匿名審稿人在看到這一成果后，驚嘆該成果是“突破性的”“非凡的”“杰出的”。為了讓更多科學(xué)家早日看到數(shù)據(jù)和結(jié)果，《科學(xué)》編輯決定，讓文章“插隊(duì)”出版。

　　狂歡里的冷靜

　　約19億年前，一顆比太陽(yáng)重20多倍的“超級(jí)太陽(yáng)”，燃燒完其核聚變?nèi)剂虾�，瞬間坍縮爆炸形成一個(gè)火球。巨大的“宇宙煙花”——伽馬射線暴，持續(xù)了幾百秒�；鹎蚺c星際物質(zhì)碰撞后產(chǎn)生的大量萬(wàn)億電子伏特高能伽馬光子穿過(guò)茫茫宇宙，徑直飛向地球。

　　約19億年后，地球級(jí)狂歡開(kāi)始。興奮的人類(lèi)用諸如“千年一遇”“萬(wàn)年一遇”“史上最亮”等極端詞匯來(lái)形容這次伽馬射線暴的亮度。

　　狂歡的同時(shí)，大部分科學(xué)家沒(méi)有失去理性。他們清楚，一些最為基礎(chǔ)的問(wèn)題還沒(méi)能解答。雖然全球科學(xué)家齊心協(xié)力畫(huà)出了這次爆發(fā)的瞬時(shí)與余輝亮度變化曲線，但余輝曲線沒(méi)“頭”沒(méi)“尾”。沒(méi)人能解釋它是什么時(shí)候亮的、什么時(shí)候滅的，以及為什么此次伽馬射線暴會(huì)這么亮。

　　在沒(méi)有數(shù)據(jù)支撐的情況下，大家有兩種猜測(cè)。一種猜測(cè)認(rèn)為，恒星爆炸的能量大到無(wú)法解釋?zhuān)�以至于拋向地球的光極其明亮；另一種猜測(cè)認(rèn)為，恒星用盡“生命”最后的力量，向兩側(cè)噴出了巨大能量，其中一側(cè)恰好直沖地球。

　　究竟哪種猜測(cè)是對(duì)的？沒(méi)人敢“拍板”，直到“拉索”出現(xiàn)……

　　2022年10月9日21時(shí)20分50秒，位于海拔4410米的“拉索”接收到了這次伽馬射線暴的光子。恒星的爆炸持續(xù)了10分鐘，“拉索”共接收到了6萬(wàn)多個(gè)高能光子。

　　基于史無(wú)前例的數(shù)據(jù)量，團(tuán)隊(duì)補(bǔ)齊了亮度變化曲線的“頭”和“尾”。

　　他們發(fā)現(xiàn)，曲線的“頭”部十分“陡峭”。論文通訊作者之一、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究員姚志國(guó)說(shuō)，這表明到達(dá)地球的光子是極速變亮的，不到2秒的時(shí)間里，“拉索”收到的光子亮了100多倍，超出了以往理論模型的預(yù)期。

　　他們判斷，之所以亮度快速增強(qiáng)，很可能是因?yàn)榈谝徊ū�炸發(fā)生后，后續(xù)爆炸產(chǎn)生的“后浪”瞬間把“前浪”推到了新高度。

　　更重要的是，亮度變化曲線的“尾”部同樣“陡峭”�！袄�索”合作組發(fā)現(xiàn)，爆炸開(kāi)始后不到10分鐘，“拉索”收到的光子亮度突然間快速減弱。

　　根據(jù)這根“陡峭”的“尾巴”，“拉索”明確了此次伽馬射線暴“史上最亮”的原因�！昂阈潜�炸后拋射物輻射的張角只有0.8度，而且正對(duì)著地球�！闭撐耐ㄓ嵶髡咧�一、南京大學(xué)教授王祥玉說(shuō)，這一結(jié)果證明，大質(zhì)量恒星在死亡瞬間，向兩側(cè)噴出了極細(xì)的噴柱。

　　宇宙級(jí)幸運(yùn)+地球級(jí)實(shí)力

　　直到初步看到結(jié)果，“拉索”合作組才恍然發(fā)覺(jué)，自己有多么幸運(yùn)。

　　宇宙中，0.8度錐形細(xì)得像是一根針。地球在自轉(zhuǎn)，也在繞著太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，而這枚“針”飛來(lái)時(shí)恰好正對(duì)著中國(guó)大地，“戳”在了四川稻城海子山上面積大約1.3平方公里、建成不到兩年的“拉索”上。

　　“這不公平，老天爺對(duì)你們太好了，我們干了20年，什么也沒(méi)看到�！币晃粐�(guó)際同行在初步了解“拉索”的觀測(cè)狀態(tài)后，忍不住拉住曹臻抱怨。

　　宇宙級(jí)的幸運(yùn)，讓“拉索”成為全球唯一一個(gè)完整探測(cè)到這場(chǎng)伽馬射線暴的地面探測(cè)器，“拉索”合作組由此在全球首次精確測(cè)量了高能光子爆發(fā)的完整過(guò)程。

　　“我們完整記錄了萬(wàn)億電子伏特伽馬射線流量增強(qiáng)和衰減的整個(gè)過(guò)程。”曹臻說(shuō)。

　　另一位正在編撰伽馬射線暴相關(guān)教科書(shū)的同行告訴曹臻，他計(jì)劃把“拉索”的新發(fā)現(xiàn)寫(xiě)進(jìn)去。曹臻回應(yīng)：“放心寫(xiě)，這個(gè)觀測(cè)結(jié)果預(yù)計(jì)將在今后幾十年甚至上百年內(nèi)保持最佳�！�

　　北京師范大學(xué)天文系教授高鶴認(rèn)為，人們一直期望利用伽馬暴研究宇宙的演化歷史、重元素的起源以及相對(duì)論的正確性等重大問(wèn)題，而“拉索”的這一觀測(cè)結(jié)果大大增進(jìn)了人類(lèi)對(duì)伽馬暴輻射機(jī)制以及噴流結(jié)構(gòu)等方面的理解。

　　在美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)講座教授Peter Meszaros等國(guó)際同行看來(lái)，“拉索”能有此重大發(fā)現(xiàn)，不僅得益于宇宙級(jí)幸運(yùn)，更得益于“‘拉索’巨大的觀測(cè)面積和先進(jìn)的探測(cè)器技術(shù)，以及觀測(cè)裝置的實(shí)力”。

　　“拉索”于2021年7月建成并全部投入運(yùn)行，它由3個(gè)探測(cè)器陣列組成，包括1平方公里的地面簇射粒子探測(cè)器陣列、7.8萬(wàn)平方米的水切倫科夫探測(cè)器陣列、18臺(tái)望遠(yuǎn)鏡組成的廣角切倫科夫望遠(yuǎn)鏡陣列。

　　此次觀測(cè)結(jié)果由水切倫科夫探測(cè)器陣列提供，該探測(cè)器是目前國(guó)際上最靈敏的甚高能伽馬射線源巡天觀測(cè)裝置。它利用36萬(wàn)噸純凈水作為介質(zhì)，通過(guò)水底放置的6240個(gè)不同尺寸的光敏探頭探測(cè)伽馬光子留下的信號(hào)。

　　287位合作者圍繞“拉索”自由組合

　　在3月國(guó)際狂歡時(shí)，陪曹臻一起默默等待的，還有全球另外286位科學(xué)家。他們是“拉索”合作組的成員，也是此次論文的共同作者。

　　這些科學(xué)家來(lái)自全球32家天體物理研究機(jī)構(gòu)、高校的67個(gè)研究團(tuán)隊(duì)�！按蠹覅f(xié)同做完分析、寫(xiě)出文章后，經(jīng)過(guò)大約一個(gè)月的內(nèi)部評(píng)審，合作組里的每個(gè)人都簽字同意之后，論文才投稿�！辈苷檎f(shuō)。

　　論文署名方面，除了首席科學(xué)家、國(guó)際合作組發(fā)言人曹臻署第一作者之外，其他科學(xué)家均按照姓名首字母順序排序。論文通訊作者共有6位，來(lái)自中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所、南京大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，他們承擔(dān)了主要的數(shù)據(jù)分析和理論解釋工作。

　　曹臻介紹，這樣的合作研究方式，已經(jīng)成了“拉索”合作組的慣常做法。由于67個(gè)研究團(tuán)隊(duì)的工作內(nèi)容會(huì)有重合，在研究具體問(wèn)題時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)之間圍繞“拉索”數(shù)據(jù)，形成新的組合。

　　“重新組合時(shí)，大家不會(huì)在意對(duì)方來(lái)自哪個(gè)單位，因?yàn)榇蠹易龅墓ぷ魍耆�是由興趣和特長(zhǎng)決定的�！辈苷檎f(shuō)。

　　在此次研究中，6位通訊作者和曹臻形成了7人核心小組。通訊作者之一、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授戴子高回憶，從2022年10月9日看到伽馬射線暴，直到論文投稿，7人組以一周多次的頻率在線上討論“拉索”的數(shù)據(jù)并進(jìn)行理論分析。

　　2023年2月1日，他們把論文投給《科學(xué)》。一般來(lái)說(shuō)，按照雜志出版的慣例，論文在被接收后需要排隊(duì)刊發(fā)�！暗�是編輯特別照顧我們，幫我們跳過(guò)排隊(duì)環(huán)節(jié)，插隊(duì)到了最前面�！辈苷檎f(shuō)。

　　論文發(fā)表后，“拉索”合作組的工作還在繼續(xù)。“截至目前，本次爆炸事件還有許多其他新發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家將不懈深耕‘拉索’數(shù)據(jù)，力圖揭開(kāi)更多奧秘�！辈苷檎f(shuō)。