OP 313 係一個 平譜射電類星體（flat-spectrum radio quasar，FSRQ），亦即一種相對論性噴流大致指向地球的耀變體。佢的紅移為 z = 0.997，距離地球約 80 億光年。研究人員首次喺呢個天體觀測到超高能量（VHE，即高於 100 GeV）的伽馬射線，令 OP 313 成為目前以呢個能量範圍觀測到的最遙遠耀變體，以及最遙遠活動星系核。 124

不過，呢個紀錄有一個重要限定：OP 313 係最遙遠的 耀變體／活動星系核 VHE 來源，唔代表佢係所有類型之中最遙遠的 VHE 來源。伽馬射線暴 GRB 201216C 的距離其實更遠。 238

2023 年 12 月的猛烈爆發

今次觀測由 Fermi-LAT 太空望遠鏡發出的活動增強警報觸發。LST-1 約喺 2023 年 12 月 9 至 10 日開始觀測 OP 313，之後亦有其他設施參與多波段、即跨越不同電磁波長的協同觀測。 12

喺嗰次異常明亮的爆發期間，OP 313 喺高於 100 GeV 的能量範圍，VHE 積分通量約達 0.3 Crab Units。LST-1 首次探測到 OP 313 的 VHE 輻射，而位於同一觀測站的兩座 MAGIC 望遠鏡亦獨立確認呢個結果。研究團隊再將 LST-1 和 MAGIC 數據，連同 Fermi-LAT 等設施提供的較低能量觀測結果合併分析。 156

到 2024 年 1 月，OP 313 的活動已經減弱。爆發期間，大部分被觀測到的電磁波段都呈現相互關聯的變化，但射電輻射相對穩定。 1

點解咁遠的伽馬射線仍然可以被見到？

能量高於 100 GeV 的伽馬射線，要穿越宇宙尺度的距離並唔容易。佢哋會喺途中遇上 星系外背景光（extragalactic background light，EBL）——即係由宇宙歷史上無數恆星和星系產生、瀰漫喺宇宙之中的光學及紅外線。 147

當一粒高能伽馬光子撞上 EBL 光子，就可能產生一對電子和正電子：

[
\gamma + \gamma \rightarrow e^+ + e^-
]

呢個過程會將原本沿住地球方向飛行的伽馬光子消耗掉。因此，研究人員能夠喺紅移接近 1、距離約 80 億光年的 OP 313 觀測到仍然「生還」的 VHE 光子，正正反映今次探測的難度，亦係佢刷新 VHE 耀變體距離紀錄的原因。 124

伽馬射線係點樣產生？

對 OP 313 完整電磁波譜的模型分析，較支持 輕子模型。簡單講，耀變體噴流內以接近光速運動的相對論性電子，會將周圍較低能量的光子進行逆康普頓散射，將佢哋提升至高能量伽馬射線。 1

呢啲作為「種子」的低能量光子，來源可能包括超大質量黑洞周圍的寬發射線區，以及包圍住黑洞的塵埃環。研究亦比較咗雙區模型，與另一個假設散射位置更遠、位於塵埃環輻射場內的單區模型。 1

要分清楚兩個階段：EBL 並唔係伽馬射線喺 OP 313 內部產生的原因。伽馬射線離開噴流、穿越星系之間的空間之後，先喺旅途中受到 EBL 吸收和削弱。

對宇宙背景光有咩啟示？

如果 EBL 密度高得過分，理論上應該會吸收比實際觀測到更多的伽馬射線。由於 OP 313 的訊號仍然可以抵達地球，研究人員可以藉此為約 0.6 微米波長附近的 EBL 強度設定上限：

• LST-1 數據分析得出的上限為 λIλ < 8.74 nW m⁻² sr⁻¹；
• MAGIC 數據得出的上限為 λIλ < 14.7 nW m⁻² sr⁻¹，當中包括系統性不確定性。 1

呢啲數值係 上限約束，唔係對 EBL 真實密度的直接精準測量。佢哋反映沿住呢條超長宇宙路徑，最多可以存在幾多瀰漫的可見光及近紅外線，而又唔會將觀測到的伽馬射線完全吸收。 14

對 LST-1 和 CTAO 有咩意義？

呢次發現係 LST-1 的首個科學成果。LST-1 即係大尺寸望遠鏡（Large-Sized Telescope）的原型，屬於切倫科夫望遠鏡陣列天文台（Cherenkov Telescope Array Observatory，CTAO）的一部分；當時望遠鏡仍然處於 commissioning、即調試和驗證運作階段。 46

LST-1 直徑 23 米，設於西班牙拉帕爾馬島的 CTAO 北部台址，設計上主要覆蓋約 20 GeV 至 3 TeV 的能量範圍。佢具備較低的能量門檻和較大的有效集光面積，對探測被 EBL 大幅削弱的遙遠伽馬射線來源尤其重要。 4

能夠喺仍在調試期間探測到 OP 313，顯示 LST-1 已具備追蹤低能量端、短暫爆發及遙遠來源的實際能力。未來，CTAO 北部台址預計會配置四座 LST，進一步提升靈敏度、能譜研究和快速追蹤能力；不過，現有資料未有量化四座望遠鏡對類似 OP 313 爆發的具體改善幅度。 417

OP 313 係一個 平譜射電類星體（flat-spectrum radio quasar，FSRQ），亦即一種相對論性噴流大致指向地球的耀變體。佢的紅移為 z = 0.997，距離地球約 80 億光年。研究人員首次喺呢個天體觀測到超高能量（VHE，即高於 100 GeV）的伽馬射線，令 OP 313 成為目前以呢個能量範圍觀測到的最遙遠耀變體，以及最遙遠活動星系核。 124

不過，呢個紀錄有一個重要限定：OP 313 係最遙遠的 耀變體／活動星系核 VHE 來源，唔代表佢係所有類型之中最遙遠的 VHE 來源。伽馬射線暴 GRB 201216C 的距離其實更遠。 238

2023 年 12 月的猛烈爆發

今次觀測由 Fermi-LAT 太空望遠鏡發出的活動增強警報觸發。LST-1 約喺 2023 年 12 月 9 至 10 日開始觀測 OP 313，之後亦有其他設施參與多波段、即跨越不同電磁波長的協同觀測。 12

喺嗰次異常明亮的爆發期間，OP 313 喺高於 100 GeV 的能量範圍，VHE 積分通量約達 0.3 Crab Units。LST-1 首次探測到 OP 313 的 VHE 輻射，而位於同一觀測站的兩座 MAGIC 望遠鏡亦獨立確認呢個結果。研究團隊再將 LST-1 和 MAGIC 數據，連同 Fermi-LAT 等設施提供的較低能量觀測結果合併分析。 156

到 2024 年 1 月，OP 313 的活動已經減弱。爆發期間，大部分被觀測到的電磁波段都呈現相互關聯的變化，但射電輻射相對穩定。 1

點解咁遠的伽馬射線仍然可以被見到？

能量高於 100 GeV 的伽馬射線，要穿越宇宙尺度的距離並唔容易。佢哋會喺途中遇上 星系外背景光（extragalactic background light，EBL）——即係由宇宙歷史上無數恆星和星系產生、瀰漫喺宇宙之中的光學及紅外線。 147

當一粒高能伽馬光子撞上 EBL 光子，就可能產生一對電子和正電子：

[
\gamma + \gamma \rightarrow e^+ + e^-
]

呢個過程會將原本沿住地球方向飛行的伽馬光子消耗掉。因此，研究人員能夠喺紅移接近 1、距離約 80 億光年的 OP 313 觀測到仍然「生還」的 VHE 光子，正正反映今次探測的難度，亦係佢刷新 VHE 耀變體距離紀錄的原因。 124

伽馬射線係點樣產生？

對 OP 313 完整電磁波譜的模型分析，較支持 輕子模型。簡單講，耀變體噴流內以接近光速運動的相對論性電子，會將周圍較低能量的光子進行逆康普頓散射，將佢哋提升至高能量伽馬射線。 1

呢啲作為「種子」的低能量光子，來源可能包括超大質量黑洞周圍的寬發射線區，以及包圍住黑洞的塵埃環。研究亦比較咗雙區模型，與另一個假設散射位置更遠、位於塵埃環輻射場內的單區模型。 1

要分清楚兩個階段：EBL 並唔係伽馬射線喺 OP 313 內部產生的原因。伽馬射線離開噴流、穿越星系之間的空間之後，先喺旅途中受到 EBL 吸收和削弱。

對宇宙背景光有咩啟示？

如果 EBL 密度高得過分，理論上應該會吸收比實際觀測到更多的伽馬射線。由於 OP 313 的訊號仍然可以抵達地球，研究人員可以藉此為約 0.6 微米波長附近的 EBL 強度設定上限：

• LST-1 數據分析得出的上限為 λIλ < 8.74 nW m⁻² sr⁻¹；
• MAGIC 數據得出的上限為 λIλ < 14.7 nW m⁻² sr⁻¹，當中包括系統性不確定性。 1

呢啲數值係 上限約束，唔係對 EBL 真實密度的直接精準測量。佢哋反映沿住呢條超長宇宙路徑，最多可以存在幾多瀰漫的可見光及近紅外線，而又唔會將觀測到的伽馬射線完全吸收。 14

對 LST-1 和 CTAO 有咩意義？

呢次發現係 LST-1 的首個科學成果。LST-1 即係大尺寸望遠鏡（Large-Sized Telescope）的原型，屬於切倫科夫望遠鏡陣列天文台（Cherenkov Telescope Array Observatory，CTAO）的一部分；當時望遠鏡仍然處於 commissioning、即調試和驗證運作階段。 46

LST-1 直徑 23 米，設於西班牙拉帕爾馬島的 CTAO 北部台址，設計上主要覆蓋約 20 GeV 至 3 TeV 的能量範圍。佢具備較低的能量門檻和較大的有效集光面積，對探測被 EBL 大幅削弱的遙遠伽馬射線來源尤其重要。 4

能夠喺仍在調試期間探測到 OP 313，顯示 LST-1 已具備追蹤低能量端、短暫爆發及遙遠來源的實際能力。未來，CTAO 北部台址預計會配置四座 LST，進一步提升靈敏度、能譜研究和快速追蹤能力；不過，現有資料未有量化四座望遠鏡對類似 OP 313 爆發的具體改善幅度。 417