宇宙可能比想象中更透明更亮

本報記者 黃海華

一說到茫茫宇宙，你的腦海中是否浮現出一片黑暗？

星系發出的光不會憑空消失，彌散在宇宙空間，遍佈從可見光波段到紅外波段。宇宙背景光是所有星系輻射的總和，但是這種背景光對高能伽馬光子來說好比重重“迷霧”，一直以來人們以為在高能伽馬波段宇宙是黑暗的。

如今，這一認知可能需要改變，宇宙可能比我們原來想象中更透明更亮。我國大科學裝置高海拔宇宙線觀測站（簡稱“拉索”）發佈瞭迄今最亮伽馬暴的高能伽馬輻射精確能譜，挑戰瞭傳統的伽馬暴餘輝的標準輻射模型，揭示出宇宙背景光在紅外波段的強度僅為現有宇宙學模型預期的40%左右，還為檢驗愛因斯坦狹義相對論的適用范圍、探索暗物質候選粒子——軸子等新物理研究提供瞭重要信息。相關結果於北京時間11月16日凌晨在《科學進展》上發表，由中國科學院高能物理研究所牽頭的“拉索”國際合作組完成。

伽馬暴是宇宙大爆炸後最劇烈的天體爆炸現象。2022年10月9日，全球眾多天文設施觀測到瞭迄今最亮的伽馬暴（編號GRB 221009A），其產生於距離地球24億光年的宇宙深處。具有國際領先高靈敏度的“拉索”是此次唯一在萬億級電子伏特看到這個伽馬暴的探測器，並“看清”瞭更多“細節”，創紀錄地探測到十萬億電子伏特以上光子，這在60多年伽馬暴研究歷史上具有裡程碑意義。

“在高能和低能條件下，伽馬暴有著不一樣的‘風景’，但在‘拉索’之前，研究伽馬暴幾十年的科學傢從沒有機會看到這麼高能量的光子，過去建立的一些標準模型現在有待重新考量。”“拉索”首席科學傢、中國科學院高能物理研究所研究員曹臻說。

“在高能伽馬波段，過去大傢一直以為宇宙就是這麼黑暗，但它可能比我們想象中更透明更亮。”曹臻說。

高能伽馬光子在飛行時會被宇宙中彌漫的背景光吸收，伽馬光子能量越高被吸收得越強烈。本次基於“拉索”測量的精確能譜，推算出宇宙背景光對高能伽馬光子的吸收低於預期，在紅外波段僅為現有宇宙學模型預期的40%左右。這一結果將促使人們重新考慮宇宙中星系的形成和演化過程。好比開啟瞭一扇探索新物理的大門，預期將會引發更多相關物理研究。