搶得先機 浦田裕次教授伉儷刷新天文觀測紀錄

伽瑪射線爆,宇宙大爆炸形成以來最高能爆發現象之一,通常以幾秒瞬間出現稍縱即逝。中央大學天文研究所浦田裕次教授所帶領的團隊,利用中研院次毫米波陣列加上中大鹿林天文台一米望遠鏡,在短短一個多小時內,成功偵測來自伽瑪射線爆與其周圍星際介質造成的反衝擊波訊號,完美解釋伽瑪射線爆餘暉火球模型理論,並刷新最快的伽瑪射線爆次毫米波餘暉追蹤觀測紀錄,成果登上七月十日出刊的《天文物理期刊》(The Astrophysical Journal) 國際頂尖期刊。

這是兩人繼2011年8月25日一同登上《自然》(Nature) 期刊之後,再次攜手合作的重要成果。「上回的成果,是觀測伽瑪射線爆的意外發現,有些僥倖;但這回的成果,是長期耕耘的成果,讓兩人有種苦盡甘來之欣慰。」浦田裕次教授的另一半、現任台灣師範大學兼任老師的黃麗錦分享說。

抓住機會 第一時間的精準判斷

伽瑪射線爆,宇宙中每天約有1-2 次被發現。理論天文學家們認為,伽瑪射線爆是由體積很小且擁有巨大能量的火球所產生,其巨大能量透過噴流並以衝擊波的形式集中於火球的兩極噴出,當噴流方向正好有觀測衛星通過時,千鈞一髮之際,才有機會觀測到伽瑪射線爆。

面對這項「可遇而不可求」的天文奇景,兩人總是戰戰兢兢,從2003年暑假開始投入伽瑪射線爆觀測,一旦掌握蛛絲馬跡,立即通知鹿林天文台觀測人員備戰,結果卻經常「撲空」,在歷經三、四十次的挫折與失敗之後,終於在2004年9月24日成功地觀測到台灣第一次伽瑪射線爆的光學餘暉,從失敗的經驗中累積寶貴經驗,讓他們在此次觀測了作出快速又精準之判斷。

兩人利用中研院在夏威夷的次毫米波陣列,加上台灣和韓國可見光望遠鏡,在短時間之內,偵測到來自伽瑪射線爆GRB120326A的同步輻射訊號,刷新伽瑪射線爆次毫米餘暉觀測的最快紀錄。

不同波段觀測成果 完美解釋火球理論

天文學家普遍認為,同步輻射是伽瑪射線爆的主要輻射機制。但研究結果卻發現,同步輻射的理論模型無法完整解釋GRB120326A的結果。本次加入中研院次毫米波的觀測,發現透過反衝擊波造成的「逆康普頓」散射,才能補足同步輻射無法解釋的部分,並完美解釋GRB120326A的餘暉輻射機制。這些不同波段觀測成果,為火球理論中伽瑪射線爆餘暉的缺陷部分找到強而有力的證據。

浦田裕次教授表示,次毫米波的觀測,是研究伽瑪射線爆餘暉輻射機制的重要利器,許多研究團隊致力於發展次毫米波的伽瑪射線爆餘暉快速追蹤,期望從次毫米的訊號研究之中,解開宇宙最大能量爆發之謎,而台灣在這一波觀測中已搶得先機。