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燃料，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碰撞產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?。何其幸運！

幸運，來自于有準備的人，來自于我們的國家與時代。