国家重大科技基础设施“高海拔宇宙线观测站（LHAASO）”（简称“拉索”）正式发布了迄今最亮的伽马射线暴（简称“伽马暴”，编号GRB 221009A）的高能伽马辐射的精确能谱，该结果挑战了传统的伽马暴余辉的标准辐射模型，揭示出宇宙背景光在红外波段强度低于预期。相关结果于美国东部时间11月15日在《科学进展》（Science Advances）上发表，由中国科学院高能物理研究所牵头的拉索国际合作组完成。

　　伽马暴是宇宙大爆炸之后最剧烈的天体爆炸现象，是指来自天空中某一方向的伽马射线突然增强的闪烁现象。2022年10月9日，“拉索”记录到史上最亮的伽马暴GRB 221009A产生的伽马光子，其最高能量达10 TeV（万亿电子伏特）以上。

　　在伽马暴标准模型中，余辉辐射起源于以接近光速飞行的爆炸物与周围环境气体物质的碰撞，碰撞产生的高速激波会把电子加速到非常高的能量，这些电子进一步撞击周围的光子，使得光子演变为高能伽马辐射。

　　理论上这种辐射的光子能量越高，其辐射强度就衰减得越快，但本次拉索对其辐射能谱的精确测量却发现伽马暴辐射一直延伸到13 TeV。该能谱对伽马暴余辉标准模型提出了挑战，预示着伽马暴余辉的10TeV左右光子可能产生于更复杂的粒子加速过程或者存在新的辐射机制。

　　同时，GRB 221009A精确能谱为检验爱因斯坦相对论的适用范围、探索暗物质候选粒子——轴子等新物理研究方面提供了重要信息。

　　高能伽马光子在飞行时会被宇宙中弥漫的背景光吸收，伽马光子能量越高被吸收得就越强烈。按照目前的宇宙演化模型，1 TeV伽马光子飞行24亿光年被宇宙背景光吸收的概率约为80％，而10 TeV伽马光子被吸收的概率则超过99.5％。

　　基于本次“拉索”测量的精确能谱推算，宇宙背景光对高能伽马光的吸收低于预期，在红外波段，宇宙背景光的吸收强度仅为理论值的40％左右。这一结果将促使人们重新考虑宇宙中星系的形成和演化过程。

　　对于宇宙背景光对高能伽马光子的吸收低于理论预期这一现象，研究人员给出了两种可能的解释。

　　一种可能是存在某种超出当前粒子物理标准模型的新物理机制，比如，作为爱因斯坦狭义相对论基础的“洛伦兹对称性”如果有非常微小的破坏，就能够解释“拉索”观测到的高能伽马能谱；另一种可能是存在标准模型之外的一种新粒子轴子，如果轴子存在也可以解释拉索观测到的高能伽马光子弱吸收现象。