近日，中国科学院高能物理研究所牵头的科研团队，通过分析极目空间望远镜和费米卫星的联合观测数据，在伽马暴中发现了能量高达37兆电子伏的伽马射线谱线，且该谱线的能量和光度均以幂律形式演化。这一发现不仅是迄今观测到的宇宙天体产生的能量最高、证据最确凿的谱线，还为破解伽马暴及相对论性喷流的产生之谜提供了全新的重要线索，是伽马暴观测研究的里程碑。相关研究成果已于7月25日以封面论文形式在《中国科学：物理学力学天文学》（英文版）期刊正式发表。

伽马暴是宇宙大爆炸之后最剧烈的爆炸现象，普遍认为由大质量恒星的核心坍缩或两颗极端致密天体（如中子星和黑洞等）并合产生。自上世纪六十年代首次发现伽马暴以来，观测研究一直处于天文学的前沿领域，特别是近年来随着引力波的发现，伽马暴已成为多波段多信使时域天文研究的焦点。中国近年来发射了一系列空间望远镜用于伽马暴观测研究，包括慧眼卫星、“怀柔一号”极目系列卫星、爱因斯坦探针卫星及中法天文卫星等。

2022年10月9日，全球众多天文望远镜观测到一例迄今最亮的伽马暴（编号GRB 221009A），其中，中国的慧眼卫星和极目空间望远镜对该伽马暴的瞬时辐射进行了精确测量，发现其具有打破纪录的观测亮度和各向同性能量，这些极端性质使其成为千年一遇的历史性天文事件。在本项研究中，中国科学院高能物理研究所“怀柔一号”极目卫星团队联合中国科学院云南天文台、河北师范大学、贵州师范大学等单位的科研人员，利用自主研制的极目空间望远镜（GECAM-C）和国际上的费米卫星伽马射线监测器（Fermi / GBM）的观测数据，对这次伽马暴开展了详细的能谱分析和谱线搜索工作。特别是利用极目空间望远镜的精确测量数据对费米卫星的数据进行校准和检验，并开展了大量的探测器本底研究和仪器效应分析等工作，成功提取出精准可靠的伽马暴能谱。

经过严谨分析，研究团队发现该伽马暴的能谱中存在一条演化规律的发射线谱线，谱线的能量和光度均随时间以幂律演化，为谱线的真实性以及谱线起源于该伽马暴提供了最坚实的证据。此外，研究团队还发现谱线的相对展宽较窄（仅10%左右）且基本不随时间变化。令人更意外的是，在伽马暴主暴阶段，谱线能量高达37兆电子伏，这是迄今探测到的宇宙天体产生的最高能量的谱线。这些发现对于研究伽马暴及相对论性喷流的物理性质和产生机制具有重要而独特的价值，是伽马暴和极端宇宙观测研究的重大突破。

研究论文由“怀柔一号”极目卫星首席科学家、中国科学院高能物理研究所的熊少林研究员牵头并担任通讯作者，中国科学院云南天文台的毛基荣研究员和中国科学院高能物理研究所的张双南研究员担任共同通讯作者。中国科学院高能物理研究所的博士研究生张艳秋是论文的第一作者，主要负责能谱和谱线分析工作。该项研究获得了国家重点研发计划项目、中国科学院空间科学战略性先导科技专项、国家自然科学基金等项目支持。

“怀柔一号”极目卫星（英文简称GECAM）是中国科学院“空间科学”（二期）战略性先导科技专项支持的我国首个机遇型空间科学项目，于2020年12月10日发射运行。参与本次发现的极目空间望远镜（编号GECAM-C）是极目系列卫星的第三个载荷，于2022年7月27日搭载中国科学院微小卫星创新研究院牵头研制的空间新技术试验卫星发射入轨。这些新的发现和研究成果为我们进一步理解宇宙中伽马暴及其产生机制提供了宝贵的科学数据。