宇宙中已知最明亮的爆炸类型是伽玛射线暴，1 秒钟内就能产生比太阳释放一辈子还要多的能量。而最近一个国际天文团队发现 2 个新的伽玛射线暴事件，其中一个产生了迄今为止最强大的单颗光子能量，高达 1 兆电子伏特。
1960 年代末期，美国原本发射用来监视苏联核试验的卫星，侦测到一些来自宇宙迅速增强又减弱的伽玛射线，自此天文学家知道宇宙有这种高能现象，并开始结合太空及地面望远镜进行研究。
伽玛射线暴（Gamma-ray burst，GRB）是指天空中某一方向的伽玛射线强度在短时间内暴增，持续时间介于 0.01～1,000 秒，爆发后一两秒内，其亮度与除它以外的整个宇宙一样明亮。
短暂而强烈的伽马射线暴爆发之后与周围气体相互作用，会导致现场留下辐射“余辉”，根据波段不同分为 X 射线余辉、光学余辉、无线电余辉等，X 射线余辉通常能持续几个星期，光学余辉和无线电余辉则能持续几个月到一年。
过去几十年来，我们对伽马射线暴的理解，大都是透过观察低能余辉得到的结论。
所幸科学家发现地球大气层可以非常有效地吸收伽马射线，当伽马射线接触大气层时会产生契伦科夫辐射（Cherenkov radiation）这种蓝色辉光，于是天文学家开始尝试利用契伦科夫望远镜捕捉这种蓝光，反追踪伽马射线暴的来源与强度。
▲ 契伦科夫辐射。（Source：DESY）
有关伽玛射线暴从哪来的问题，一些科学家猜测它来自两个致密天体合并，如双中子星或双黑洞，也有科学家认为它是在大质量恒星经历“极超新星（superluminous supernova、hypernova，也称骇新星）”爆炸、演化成黑洞的过程中产生。
只不过伽玛射线暴平均每天仅观察到 1 次，而且每次都是毫无预警地出现，所以一捕捉到线索，其他望远镜就要立刻跟进观察以免错过。
2018 年 7 月 20 日，NASA 的费米伽玛射线太空望远镜向全球发出了 GRB 180720B 新伽玛射线暴警报，高能立体视野望远镜（High Energy Stereoscopic System，H.E.S.S.）随后跟进检测，测得 GRB 180720B 距离地球约 60 亿光年，单个光子能量约 0.1～0.44 TeV。
2019 年 1 月 14 日，费米伽玛射线太空望远镜、尼尔·格雷尔斯雨燕天文卫星（Neil Gehrels Swift Observatory）上的紫外/光学望远镜（UVOT），又各自在天炉座（Fornax）方向发现了一道伽马射线峰值，初估距离地球 70 亿光年远，2 颗太空卫星在 22 秒内立刻向地面上的合作天文台发出 GRB 190114C 伽玛射线暴警报。
随后总共逾 20 个天文台跟进追踪 GRB 190114C，其中 MAGIC 伽马射线望远镜（Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov Telescopes）的设计非常轻巧，能够迅速重新指向（虽然一座望远镜重达 64 吨），在收到警报后 27 秒内立刻瞄准 GRB 190114C，并因此发现了有史以来最高能量的光子、确定 GRB 190114C 距离地球约 45 亿光年。
（Source：伦敦大学学院）
开始观测的 20 分钟内，德国电子加速器（DESY）MAGIC 研究小组从 GRB 190114C 事件中检测到数千个光子，而单颗光子能量竟高达 0.2～1 TeV，是我们周围可见光光子能量的近 1 兆倍（可见光光子能量仅约 1 eV），更超越了先前伽玛射线暴“GRB 130427A”事件中单颗光子的最高能量纪录 0.094 TeV。
先前的伽玛射线被认为由同步辐射过程所引起，然而科学家指出，单靠同步辐射机制无法促成这次的超高能伽玛射线能量，后者可能由另一种称为“逆康普顿散射”的机制推动，这个基本理论在 20 多年前就已问世，但苦于没有证据，这回终于证实。
相关的 3 篇新论文都发表在《自然》（Nature）期刊。
- How two gamma-ray bursts created record-breaking high-energy photons
- Cosmic explosions: detecting the highest-energy light
- Gamma-Ray Bursts with record energy
- Extreme emission seen from γ-ray bursts
- A collapsing star in a distant galaxy fired out some of the most energetic gamma rays ever seen
- Strongest Gamma-Ray Bursts Ever Recorded Are Illuminating the Universe’s Most Powerful Explosions
- The Most Powerful Explosions in the Universe Emit Way More Energy Than Anyone Thought
（首图来源：DESY）
延伸阅读：
- 蟹状星云伽马射线直撞地球，能量达大型强子对撞机 10 倍
- 望远镜首发现伽玛暴的“孤儿余辉”，或揭露宇宙司空见惯的神秘现象
