OP 313创下最遥远甚高能耀变体观测纪录

一次来自宇宙深处的伽马射线探测

2026年8月15日发表于《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）的研究显示，平谱射电类星体（FSRQ）OP 313的红移为 z = 0.997。在2023年12月的一次耀发中，CTAO的大型望远镜原型 LST-1 与MAGIC合作组的两台望远镜共同测得了来自它的甚高能（VHE）伽马射线，即能量高于100 GeV的伽马射线。3

观测到的通量约为100 GeV以上 0.3个蟹星云单位。在伽马射线天文学中，蟹星云常被用作校准不同源强的标准参照。OP 313距离地球约80亿光年，因此这次信号不仅是对一个遥远天体的观测，也让望远镜接收到了宇宙早期发出的“回声”。3

LST-1和MAGIC如何捕捉到信号？

LST-1是在费米伽马射线空间望远镜（Fermi-LAT）发出OP 313活动增强警报后开展跟踪观测的。它具有较低的能量阈值和较大的有效集光面积，使研究人员能够在甚高能波段捕捉到这个遥远源的微弱信号。MAGIC的后续观测则独立支持并拓展了这次甚高能测量。73

LST-1和MAGIC并不是直接像普通光学望远镜那样“拍下”伽马光子。伽马射线进入地球大气层后，会引发短暂的粒子簇射，并产生极微弱、持续时间极短的切伦科夫闪光。地面望远镜通过记录这些闪光，反推出伽马射线的能量和到达方向。

为什么“最遥远”如此重要？

红移0.997意味着这些光子是在宇宙远比今天年轻的时候发出的。它们在宇宙中传播了约80亿年，穿过了一个恒星形成活动已经越过峰值、但宇宙仍处于较早阶段的时期。这一时期常被称为恒星形成的“宇宙正午”之后的时代。3

需要注意的是，OP 313创下的是甚高能耀变体或活动星系核（AGN）的距离纪录，并不意味着它是所有类型甚高能瞬变源中最遥远的一个。31

伽马射线还充当了“宇宙背景光探针”

伽马射线从OP 313出发后，必须穿过遍布宇宙的河外背景光（EBL）。EBL是恒星和星系在宇宙历史中累积形成的弥散辐射，覆盖从光学到红外等波段。

当甚高能伽马光子与这些低能背景光子相撞时，可能发生电子—正电子对产生：一个伽马光子转化为一对电子和正电子，从而从原本指向地球的光束中“消失”。这种吸收会随能量和距离变化，在观测到的伽马射线光谱上留下能量依赖的衰减特征。

研究人员将费米、LST-1和MAGIC的数据结合起来，对OP 313本征光谱与传播过程进行建模，由此给出了河外背景光总密度的严格上限。例如，基于LST-1数据的拟合结果显示，在波长0.6微米处，

λIλ < 8.74 nW m⁻² sr⁻¹。3

换句话说，OP 313发出的高能光束在抵达地球时还剩下多少，为科学家估算沿途“宇宙背景灯光”有多强提供了一个间接窗口。

耀发的能量从何而来？

多波段数据与一种相对论性喷流模型相符：OP 313喷流中的高能电子通过逆康普顿散射，将原本能量较低的光子提升到伽马射线能段。喷流方向接近地球，因此相对论性束射效应会把辐射集中到我们的视线方向，使源看起来格外明亮。3

这类喷流通常与活动星系核中心的超大质量黑洞环境相关。不过，现有结果重点在于解释观测到的宽波段辐射和传播效应，并非对黑洞周围所有物理过程作出单一结论。

对CTA未来观测意味着什么？

这次结果还是LST-1在调试阶段完成的首次科学发现，证明这台原型望远镜已经能够进入低能端的甚高能伽马射线观测区域。对于距离遥远、受到河外背景光强烈削弱的源，这一能力尤其关键。1245

位于西班牙加那利群岛拉帕尔马岛的CTAO北方阵列，计划由四台大型望远镜组成，并于2026年10月15日举行落成启用仪式。该阵列设计目标是将灵敏度延伸至约20 GeV，从而更有希望发现距离更远、能量更低且在传播途中衰减更严重的伽马射线源。1245

OP 313的发现因此不只是一次距离纪录的刷新：它同时展示了地面切伦科夫望远镜如何读取宇宙早期天体的高能辐射，并利用这束跨越数十亿年的光，反推宇宙中弥散背景光的性质。