宇宙或许更加透明、更加明亮

当提到浩瀚无垠的宇宙时，你的想象中是否涌现出一片黑暗？

星系发出的光并非会在虚空中消失，而是弥漫在宇宙空间，覆盖从可见光波段到红外波段。宇宙背景光是所有星系辐射的总和，但对于高能伽马光子而言，这种背景光就像是一层厚重的“迷雾”。长期以来，人们一直认为在高能伽马波段宇宙是黑暗的。

然而，现在这一认知可能需要改变，因为宇宙可能比我们先前想象的更为透明、更为明亮。我国的高海拔宇宙线观测站（简称“拉索”）发布了有史以来最明亮的高能伽马辐射精确能谱，对传统的伽马暴余辉标准辐射模型提出了挑战。研究结果揭示，宇宙背景光在红外波段的强度仅为现有宇宙学模型预期的40%左右，这为检验爱因斯坦狭义相对论的适用范围以及探索暗物质候选粒子——如轴子等新物理提供了重要信息。相关研究由中国科学院高能物理研究所主导的“拉索”国际合作组完成，并于北京时间11月16日凌晨在《科学进展》上发表。

伽马暴是宇宙大爆炸后最强烈的天体爆炸现象之一。在2022年10月9日，全球多个天文设施观测到了有史以来最明亮的伽马暴（编号GRB 221009A），其源于距离地球24亿光年的宇宙深处。具备国际领先高灵敏度的“拉索”是唯一一台在万亿级电子伏特水平上观测到这个伽马暴的探测器，并成功“窥探”到更多“细节”，创下了十万亿电子伏特以上光子的记录，在60多年的伽马暴研究历史上具有划时代的意义。

“在高能和低能条件下，伽马暴呈现出不同的‘景象’，但在‘拉索’之前，研究伽马暴几十年的科学家从未有机会观察到如此高能量的光子，因此过去建立的一些标准模型现在有待重新评估。” “拉索”首席科学家、中国科学院高能物理研究所研究员曹臻表示。

“在高能伽马波段，过去大家一直认为宇宙是黑暗的，但实际上它可能比我们想象的更加透明、更加明亮。”曹臻补充说。

高能伽马光子在传播过程中会被宇宙中的背景光吸收，而伽马光子的能量越高，被吸收的强度越大。此次基于“拉索”测量的精确能谱推断出，宇宙背景光对高能伽马光子的吸收低于预期，在红外波段仅为现有宇宙学模型预期的40%左右。这一发现将促使人们重新思考宇宙中星系的形成和演化过程，宛如打开了通往新物理探索之门，预计将引发更多相关物理学研究。