伽马射线暴:来自宇宙深处的神秘信息.pdf
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1、2829文/张唯诚伽马射线暴:伽马射线暴:览科学一场享尽科学的盛宴SCIENCE两颗中子星发生了碰撞29来自宇宙深处的神秘信息来自宇宙深处的神秘信息2022 年 10 月 9 日 21 时 17 分,我国科学家使用专门的设备,探测到一束强烈的高能辐射脉冲扫过了太阳系。科学家们称这种高能辐射脉冲为“伽马射线暴”,简称“伽马暴”。与此同时,一架名为“尼尔格雷尔斯雨燕天文台”的太空望远镜也探测到了这个异常的闪光。与以往不同的是,人们发现,这个伽马暴非常明亮,亮度超过了此前发现的任何同类事件。因此,人们给它起了一个绰号叫BOAT,意为“有史以来最亮的闪光”。伽马暴是一种波长短、穿透性强的电磁辐射,来自
2、宇宙中最剧烈的天体爆发现象。爆炸发生后,伽马暴的亮度很快减弱了,取而代之的是在光、可见光和无线电波等波段上仍然相对明亮的余辉。这让世界各地的科学家在短短几天的时间内通过太空和地面上的望远镜在几乎所有波段的光中看到了这次爆炸。一些通常被用作探测闪电的射电望远镜也探测到了与爆炸相关的突然扰动。对宇宙伽马暴的探测开始于 20 世纪 60 年代。科学家们发现,这种来自宇宙的爆发性伽马射线辐射能量非常强。在一瞬间里,这种爆炸所释放出的能量,相当于太阳一年辐射能量的几百亿倍。不过,这种爆炸虽然强烈,但持续时间有长有短,长的叫长暴,短的叫短暴。其强度变化也很复杂,出没毫无规律可言。最为重要的是,伽马暴的亮度
3、可达到太阳亮度的百万兆倍,即使它们发生在距离地球极为遥远的地方,人们也能探测到。2022 年 10 月 9 日的那次爆炸发生几天后,科学家们将它正式命名为“GRB 221009A”。他们推测,这次爆炸可能是由一颗超大质量恒星在距地球约 20 亿光年的星系中坍缩成一个黑洞引发的。天文学家们认为它释放的能量,大约相当于 3 个太阳将所有质量转化为能量的总和。伽马暴 GRB 221009A 爆发一小时后,“雨燕”的太空望远镜观测到的 X 射线余辉伽马暴有短暴和长暴之别。大致上说,持续时间不到 2 秒的伽马暴称作短暴,它们有可能是中子星在碰撞融合时产生的。中子星是一种高密度的星体,这种星体的强引力场储
4、存了巨大的能量。在宇宙中,当两颗中子星发生碰撞时,它们会融合成黑洞。科学家认为,这个过程产生了短暴。天文学家们还指出,如果一个双恒星系统中有一颗中子星,那么两星之间的相互作用也会导致碰撞的发生,这样的碰撞也容易产生短暴。相较短暴而言,长暴可持续 2秒以上,它们很可能来自一种超大质量的恒星在消亡时发生的大爆炸。超大质量恒星的质量可以超越太阳质量的 20 倍,且温度极高。由于能量的剧烈释放,超大质量恒星的寿命非常短,一般只有几百万短暴和长暴短暴和长暴年。当它们走向死亡时,它们中的一部分会成为比一般的超新星威力更大的“超级新星”。由于重力的坍塌,它们会变成黑洞。此时,灼热的能量从星核处以光速冲出星体
5、,爆炸波与星际间的气体、尘埃发生碰撞伽马暴便发生了。GRB 221009A 持续的时间相对较长,属于长暴,所以它也被认为来自超大质量恒星消亡时坍缩成黑洞的剧烈过程。伽马暴发生后,通常还会产生光、可见光和无线电波,天文2829文/张唯诚伽马射线暴:伽马射线暴:览科学一场享尽科学的盛宴SCIENCE两颗中子星发生了碰撞29来自宇宙深处的神秘信息来自宇宙深处的神秘信息2022 年 10 月 9 日 21 时 17 分,我国科学家使用专门的设备,探测到一束强烈的高能辐射脉冲扫过了太阳系。科学家们称这种高能辐射脉冲为“伽马射线暴”,简称“伽马暴”。与此同时,一架名为“尼尔格雷尔斯雨燕天文台”的太空望远镜
6、也探测到了这个异常的闪光。与以往不同的是,人们发现,这个伽马暴非常明亮,亮度超过了此前发现的任何同类事件。因此,人们给它起了一个绰号叫BOAT,意为“有史以来最亮的闪光”。伽马暴是一种波长短、穿透性强的电磁辐射,来自宇宙中最剧烈的天体爆发现象。爆炸发生后,伽马暴的亮度很快减弱了,取而代之的是在光、可见光和无线电波等波段上仍然相对明亮的余辉。这让世界各地的科学家在短短几天的时间内通过太空和地面上的望远镜在几乎所有波段的光中看到了这次爆炸。一些通常被用作探测闪电的射电望远镜也探测到了与爆炸相关的突然扰动。对宇宙伽马暴的探测开始于 20 世纪 60 年代。科学家们发现,这种来自宇宙的爆发性伽马射线辐
7、射能量非常强。在一瞬间里,这种爆炸所释放出的能量,相当于太阳一年辐射能量的几百亿倍。不过,这种爆炸虽然强烈,但持续时间有长有短,长的叫长暴,短的叫短暴。其强度变化也很复杂,出没毫无规律可言。最为重要的是,伽马暴的亮度可达到太阳亮度的百万兆倍,即使它们发生在距离地球极为遥远的地方,人们也能探测到。2022 年 10 月 9 日的那次爆炸发生几天后,科学家们将它正式命名为“GRB 221009A”。他们推测,这次爆炸可能是由一颗超大质量恒星在距地球约 20 亿光年的星系中坍缩成一个黑洞引发的。天文学家们认为它释放的能量,大约相当于 3 个太阳将所有质量转化为能量的总和。伽马暴 GRB 221009
8、A 爆发一小时后,“雨燕”的太空望远镜观测到的 X 射线余辉伽马暴有短暴和长暴之别。大致上说,持续时间不到 2 秒的伽马暴称作短暴,它们有可能是中子星在碰撞融合时产生的。中子星是一种高密度的星体,这种星体的强引力场储存了巨大的能量。在宇宙中,当两颗中子星发生碰撞时,它们会融合成黑洞。科学家认为,这个过程产生了短暴。天文学家们还指出,如果一个双恒星系统中有一颗中子星,那么两星之间的相互作用也会导致碰撞的发生,这样的碰撞也容易产生短暴。相较短暴而言,长暴可持续 2秒以上,它们很可能来自一种超大质量的恒星在消亡时发生的大爆炸。超大质量恒星的质量可以超越太阳质量的 20 倍,且温度极高。由于能量的剧烈
9、释放,超大质量恒星的寿命非常短,一般只有几百万短暴和长暴短暴和长暴年。当它们走向死亡时,它们中的一部分会成为比一般的超新星威力更大的“超级新星”。由于重力的坍塌,它们会变成黑洞。此时,灼热的能量从星核处以光速冲出星体,爆炸波与星际间的气体、尘埃发生碰撞伽马暴便发生了。GRB 221009A 持续的时间相对较长,属于长暴,所以它也被认为来自超大质量恒星消亡时坍缩成黑洞的剧烈过程。伽马暴发生后,通常还会产生光、可见光和无线电波,天文3031为了更好地观测伽马暴,2004年 11 月 20 日,一颗名为“雨燕”的观测卫星搭乘德尔塔火箭升入太空。“雨燕”是非常先进和灵活的学家们称之为伽马暴发生后的“余
10、辉”。“余辉”可以被其他各种望远镜观测到,从而为人们提供更多信息。几十年来,为了研究伽马暴,人类相继发射了一系列观测它的卫星,其中一部分取得了很好的成果。1991 年,一架名为“康普顿”的伽马射线太空望远镜发射升空,它的览科学一场享尽科学的盛宴SCIENCE卓越的卓越的伽马暴观察者伽马暴观察者伽马暴观测卫星,它可从伽马射线、X 射线、紫外线和可见光这 4 个方面研究伽马暴及其余辉。“雨燕”首先利用爆发警示望远镜侦察伽马暴,然后利用 X 射线望远镜和紫外线光学望远镜收集伽马暴发生点附近的信息,最后通过这些信息找出伽马暴的位置。迄今为止,“雨燕”已经发现了数百次伽马暴现象。2018年,美国宇航局将
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