NASA FERMI，SWIFT任务的伽马射科学新时代

基于地面的设施检测到从名为伽马射线爆炸（GRB）的宇宙爆炸的可见光的能量高达万亿倍的辐射。此图显示了最常见类型的设置。大型恒星（左）的核心折叠并形成了一个黑洞。这款“发动机”驱动颗粒的射流，该颗粒射流通过坍塌的星，几乎光的速度转移到空间中。通常持续一分钟或更短的迅速排放可能从喷气机与新生黑孔附近的气体的相互作用以及射流内的快速气体壳之间的碰撞（内部冲击波）。当射流的前缘扫过其周围环境（创建外部冲击波）并在频谱上发射辐射一段时间时，余辉发射发生了余辉的发射，并且在无线电和可见光的情况下，在数节到几年的情况下，以及数小时尚未观察到的最高伽马射线能量。最近的两个GRBS，这远远超过1000亿电子伏特（GEV）。

美国宇航局的费米伽玛射线空间望远镜和尼尔·格雷尔斯迅速观测台发现了一对遥远的爆炸，从而产生了从这些事件中看到的最高能量光，称为伽马射线爆发（GRBS）。由两种不同地基的观察者制作的记录设置检测为驱动伽马射线爆发的机制提供了新的见解。

天文学家首先46年前认识到GRB现象。爆炸在天空中的随机位置，平均每天一次。

当一个星星比太阳耗尽燃料的恒星更加巨大时，发生最常见的GRB。其芯坍塌并形成一个黑洞，然后在几乎光速向外涂抹颗粒的喷射。这些喷气机刺穿了星星并继续进入太空。它们产生伽马射线的初始脉冲 - 最有能量的光线形式 - 通常持续大约一分钟。

随着喷气机向外竞争，它们与周围气体相互作用，并从频谱中发光，从无线电到伽马射线。这些所谓的余辉可以被检测到最多几个月 - 并且很少，甚至几年 - 在更长的波长下爆裂后。

2019年1月14日，加那利群岛的主要大气伽马成像Cherenkov（魔法）天文台捕获了从伽马射线爆发中记录的最高能量光线。魔法开始观察褪色爆裂，只有50秒就被检测到50秒后，无论是美国国家航空航天局的费米和斯威夫特航天器（在这个插图中分别左右，左上方，左上角）。伽马射线的能量高达10倍比以前看到的10倍。

“我们在过去几十年中我们对GrBS了解到的大部分内容来自于较低的能量，”NASA在马里兰州Greenbelt的Geasa戈达德太空飞行中心的费米项目科学家伊丽莎白Hays说。“现在，由于这些新的基础检测，我们看到从Gamma射线爆发的伽马光线以全新的方式爆发。”

发表在杂志自然中的两篇论文描述了每个发现。第三篇论文使用来自空间和地面的观察区的丰富多个多波长数据集分析了其中一个突发。第四篇由天体物理学杂志接受的纸张更详细地探索了费米和SWIFT数据。

2019年1月14日，在下午4点之前。 Fermi和Swift卫星的EST检测到来自星座Fornax的伽马光线峰值。任务警告天文社区到爆发的位置，称为GRB 190114C。

接收警报的一个设施是主要的大气伽玛成像Cherenkov（魔法）天文台，位于西班牙加那利群岛的La Palma上。其两个17米的望远镜都自动转向褪色爆裂的部位。他们开始在发现并捕获从这些事件中看到的最精力充沛的伽马光线后50秒观察到GRB。

GRB 190114C及其家用星系的褪色余辉由Hubble Space Telescope成像于2019年11月12日和3月12日。这些图像之间的区别揭示了位于Galaxy核心约为800光年的微弱，短暂的辉光（绿色圆圈）。蓝色的颜色超出核心信号的存在热，年轻的星星的存在，表明这是一个螺旋星系有点类似于我们自己的。它位于Constellation Fornax的大约45亿光年。

可见光的能量范围为约2至3个电子伏特。2013年，费米的大面积望远镜（LAT）检测到达到950亿电子伏特（GEV）的能量的光，然后是从爆发中看到的最高。这距离100 GEV仅害羞，所谓的非常高能量（VHE）伽玛光线的阈值。凭借GRB 190114C，Magic成为报告明确的VHE排放的第一设施，能量高达万亿电子伏特（1 TEV）。这是峰值能量费米看到迄今为止的10倍。

“二十年前，我们设计了魔术专门搜索了GRBS的VHE排放，因此这对我们的团队来说是一个巨大的成功，”Max Planck物理研究所和发言人的Scokestitute魔法协作。“GRB 190114C的Tev Gamma Rays的发现表明，这些爆炸甚至比以前更强大。更重要的是，我们的检测促进了一个涉及媒体的广泛的后续运动，涉及莫雷斯顿二十多名观察者，为GRBS工作的物理流程提供了重要的线索。“

这些包括美国宇航局的诺斯塔尔任务，欧洲航天局的XMM-Newton X射线卫星，美国宇航局/欧洲航空航天局哈勃太空望远镜，除了费米和斯威夫特之外，还有许多地面的观察者。2月份收购的哈勃图像并捕获了突发的光学余辉。他们表明，爆炸源于螺旋星系，距离约45亿光年。这意味着当宇宙是当前年龄的三分之二时，这条GRB的光开始向我们开始。

另一篇论文介绍了不同爆发的观察，费米和Swift在2018年7月20日发现。警报后十个小时，高能立体系统（H.S.S.）指向其大型28米的伽马射线望远镜，突发的位置，称为GRB 180720B。在事件后的几周内进行了仔细分析，揭示了H.E.S.。清楚地检测到高达440 GEV的能量的VHE伽马光线。甚至更加显着，在观察开始后，发光持续两个小时。在GRB的检测后，这么长时间捕捉这种发射是一个惊喜和重要的新发现。

科学家怀疑来自GRB的大多数来自GRB的伽马光线源于喷气机前缘的磁场。在田间螺旋螺旋中的高能量电子通过称为同步发射的机制直接发出伽马射线。

但都是H.S.S.魔术团队将VHE发出解释为一个独特的余辉组成部分，这意味着一些额外的过程必须在工作中。他们说，最好的候选人是逆康普顿散射。喷气机中的高能量电子撞到了较低能量的伽马光线并使它们提升到更高的能量。

在详细说明Fermi和Swift观察的论文中，研究人员得出结论，可能确实需要额外的物理机制来产生VHE排放。然而，在这些任务所观察到的较低能量内，同步伽马射线的洪水使得揭示第二个过程更加困难。

“与费米和斯威夫特一起看，我们没有看到第二个排放部分的直接证据，”Swift的主要调查员和Fermi-Swift和多个波长论文的共同作者，戈迪德的S.Bradley Cenko说。“但是，如果VHE发射仅由同步rotron方法出现，则需要修改估计由该机制产生的峰值能量的基础假设。”

将需要未来的突发观察来澄清物理图片。新的VHE数据打开了一个新的途径，以了解GRBS，其中一个是魔法，H.E.S.S.。现在正在计划新一代地面伽马射线望远镜。

参考：“从-Ray Burst γGrb 190114c的TeraeelteLeltonvolt发射由Magic Collaborations，2019年11月20日
，Nature.Doi：10.1038 / s41586-019-1750-x

费米伽玛射线太空望远镜是由美国宇航局的戈尔德田径飞行中心在马里兰州格林贝尔特举行的天体物理学和粒子物理伙伴关系。费米与美国能源部合作开发，来自法国，德国，意大利，日本，瑞典和美国的学术机构和合作伙伴的重要贡献。

戈达德在弗吉尼亚州新墨西哥和北·弗吉尼亚州杜勒斯州的洛杉矶阿拉莫国家实验室的大学公园合作与宾夕法尼亚州立大学公园合作。其他合作伙伴包括莱切斯特大学，在英国，Brera天文台和意大利意大利空间机构中的迈尔德空间科学实验室。