高紅移伽瑪射線暴起源的新見解 _伽瑪射線暴

伽瑪射線暴是宇宙中最劇烈的恒星尺度的爆發事件，其伽瑪射線波段的瞬時輻射及余輝階段的紅外輻射非常明亮，可以在很遠的距離（超過100億光年）上被觀測到。2005年以來，人們先后探測到了GRB 050904, GRB 080913, GRB 090423等紅移高于6的伽瑪暴，其中GRB 090423的紅移高達8.2 （對應的宇宙年齡只有6.4億年，遠遠小于現在宇宙的年齡137億年）, 是當時人類探測到的有譜信息的最遠的天體。根據這些高紅移暴推算出來的恒星形成率高出其他方法估計出的恒星形成率很多，因此有學者推測可能存在著一類全新的伽瑪暴，這類暴不是來自于普通的天體物理過程，而是由在高紅移宇宙的磁場中運動的“超導宇宙弦”引發。
這類爆發的一個顯著特征是其發生率在高紅移處可以遠遠高于恒星形成率并與現有伽瑪暴的觀測一致。宇宙弦是宇宙早期相變時生成的密度極高的一維拓撲缺陷，具有線狀或圈狀結構，周期性震蕩；一旦被探測到將是現代物理學革命性的突破。因此，如果高紅移伽瑪暴的確是來自超導宇宙弦，其物理意義極其重大。
中科院暗物質與空間天文重點試驗室的碩士研究生王瑜同學在范一中，韋大明研究員的指導下對這一極具吸引力的觀點進行了深入研究，發現“超導宇宙弦”伽瑪暴模型預言的外流體的“有效”張角約為0.001弧度甚至更小，而根據觀測數據擬合得到的伽瑪暴外流體的張角一般在0.1弧度左右，例如對GRB 090423的擬合研究發現外流體的張角在0.2弧度以上，所以理論預言值與實際觀測擬合值差別巨大。王瑜等人還計算了一個“改進”的超導宇宙弦伽瑪暴模型的余輝輻射，并指出對于GRB 090423這樣的高紅移暴，該模型預言與余輝觀測仍不相符，除非在暴爆發之前外流體的“有效”張角就被某(現階段未知的)物理過程有效的擴大了。他們的觀點被著名物理學刊《物理評論快報》(Phys. Rev. Lett.)作為Comment發表。文章作者為王瑜，范一中（通訊作者）及韋大明。
【高紅移伽瑪射線暴起源的新見解】
中國科學院紫金山天文臺