什么是伽马射线爆发?

只有宇宙中最强大的爆炸。

如果您的眼睛可以探测到伽玛射线,您每天大约会看到天空中明亮的一阵光。闪光灯将是如此灿烂,它们会瞬间使一切都变得明亮,包括太阳。这些 伽马射线暴 (GRB)是宇宙中最强大的奇异事件。他们’人们认为这是从存在之初出现的最大质量的恒星剧烈坍塌开始的信息。

GRB是在寻找一种非常不同的电磁爆发时偶然发现的。在1970年代初期,军用卫星监视了我们的星球是否违反了《核禁试条约》。流氓核试验将显示为伽马射线从地面升起。当检测到闪烁时,它们不是起源于地球!

数十年来爆发了数百次,但其性质仍然是个谜。由于伽玛射线很难聚焦,因此无法精确定位它们在天空中的位置。而且,它们的短暂性质使他们难以进行调查。等到望远镜可以对准闪光灯的方向时,已经为时已晚。

一些研究人员推测,它们可能是由先进文明造就的!

GRB地图

从1991年到2000年,康普顿伽玛射线天文台的爆炸和瞬态源实验(BATSE)检测到2700多个伽玛射线暴。这张地图显示了所有这些在天空中的位置。它们并不局限于我们银河系的平面这一事实告诉天文学家,GRB本质上必须是银河系外的。颜色区分了突发的亮度。图片来源:NASA

随着更先进的望远镜的出现,GRB在1990年代开始更多地揭示自己。他们绝对不是本地人。银河系中的GRB通常会在我们银河系的稀薄平面中看到—康普顿X射线天文台发现它们来自天空。天文学家意识到他们一定是银河系外的。更好的望远镜能够快速查明GRB的精确位置,因此可以检测到整个地面上的微弱余辉。 电磁频谱。在每种情况下,GRB都来自与遥远星系相同的方向。这些星系倾向于年轻,活跃的恒星托儿所–建造巨大恒星的理想场所。

余辉灯显示出更多。通过测量宇宙膨胀使光发生了红移,天文学家可以估算出它们的距离。他们绝对不是本地人。来自GRB的光已经传播了超过宇宙一半的年龄—它们是有史以来最遥远的物体之一。但是,要保持如此遥远并仍然是天空中最亮的事物,就意味着必须产生不可思议的能量来产生这些闪光。

实际上,所需的能量相当于在短短几秒钟内将太阳中的所有质量转换为纯辐射。甚至没有超新星也不能做到这一点。您将需要更强大的功能—a 超新星!

一颗巨大的垂死恒星可能会将其核心坍塌为一颗恒星。 黑洞 不会触发超新星随着恒星核心的突然移走,恒星的上层开始坠落以填充空洞。如果恒星快速旋转,则下降的物质会被搅动成漩涡状的狂热。盘在恒星内部深处形成。在随后的涡旋中,过热的等离子体被高度扭曲的磁场所困。就像电磁大炮一样,气体喷射流穿过恒星的两极,并喷向太空。穿过恒星的隧道迫使等离子流进入狭窄的圆锥体,从而紧密聚焦坍缩的能量。

如果这些喷头之一指向地球,我们将其视为伽马射线的明亮闪光,仅在几秒钟后消失。

因此,似乎大多数伽马射线爆发起源于超新星或超新星期间释放的强烈辐射的窄束,这是因为快速旋转的高质量恒星坍缩而形成中子星,夸克星或黑洞。

同时,伽马射线爆发的子类(“short” bursts) –持续时间少于两秒的事件–似乎源自不同的过程: 双星中子星合并 (或中子星和黑洞)。

伽玛射线暴的艺术家插图

一个艺术家’伽玛射线爆发的再现,将爆炸恒星的能量沿两个极地射流聚焦。当其中一架喷气机指向地球时,我们会看到这些爆发。图片来源:NASA / Swift / Mary Pat Hrybyk-Keith和John Jones(通过Wikipedia)

GRB拥有许多天文学记录。天文学家所见的最遥远的物体是一阵爆发,其光已传播了近宇宙的年龄。产生恒星的庞然大物在第一颗恒星老化后不久就爆炸了!另一个GRB是已知最活跃的事件:比最亮的超新星亮250万倍。据记录,超新星通常会超过整个星系。在2008年的30秒内,它是肉眼可见的最远的物体–75亿光年。

幸运的是,所有GRB都距离地球非常安全。 2003年发现的最接近的星光,距我们还有十亿光年。但是,如果GRB在我们自己的星系中爆炸,那可能会给人类带来麻烦。指向地球的附近GRB极有可能引发大规模灭绝,甚至为地球消毒。

幸运的是,GRB极为罕见。任何给定的星系只能看到每几百万年一次。尽管如此,在地球悠久的历史中,这足以使地球被炸毁多次。实际上,有证据表明4.5亿年前的一次灭绝事件可能是附近GRB的结果。

埃塔Carinae

距Carina星座有8000光年远的Eta Carinae恒星非常庞大。它包含150个太阳的质量,生活在尘埃和气体茧中,尘埃和气体被强烈的恒星风吹离恒星。由于其质量极高,天文学家认为Eta Carinae在不远的将来会成为附近伽马射线爆发的候选者。由于旋转轴未指向我们,因此当这颗恒星爆炸时,地球很可能是安全的。图片来源:内森·史密斯(Nathan Smith)(加利福尼亚大学伯克利分校)和美国国家航空航天局(通过Wikipedia)

伽马射线爆发从整个宇宙呼唤我们。它们是时间之初的回声,是恒星巨人暴力内爆的信标。尽管夜空照常沐浴着它们的光芒,但直到最近,我们才知道它们在那里。我们的眼睛只能检测到穿过宇宙的所有信息中的一小部分。没有先进的探测器和望远镜,宇宙的大部分将永远被隐藏。在我们的整个历史中,还有什么隐藏在人类之外?明天我们会发现什么新秘密?

克里斯托弗·克罗基特(Christopher Crockett)