光爆炸——空天宇宙伽馬射線暴

光爆炸——高能粒子背后的射線將成為地球的儲(chǔ)備

在這張合成衛(wèi)星圖像中，伽馬射線(洋紅色)從仙后座A超新星殘骸中噴發(fā)出來(lái)。新的研究表明，宇宙中最神秘的伽馬射線爆發(fā)可能以類(lèi)似的方式形成。

在這張合成衛(wèi)星圖像中，伽馬射線(洋紅色)從仙后座A超新星殘骸中噴發(fā)出來(lái)。新的研究表明，宇宙中最神秘的伽馬射線爆發(fā)可能以類(lèi)似的方式形成。(圖片來(lái)源:美國(guó)國(guó)家航空航天局/戈達(dá)德)

伽馬射線暴(以下簡(jiǎn)稱(chēng)：（伽馬射線暴）GRB)是宇宙中最亮、能量最大的光爆炸。據(jù)美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)稱(chēng)，由一次巨大的宇宙爆炸釋放出來(lái)的（伽馬射線暴）GRB，可以發(fā)出比地球上的太陽(yáng)還要亮100萬(wàn)萬(wàn)億倍的光——而且，主要是科學(xué)家還無(wú)法解釋它們?yōu)槭裁磿?huì)發(fā)生。

部分問(wèn)題在于，已知的伽馬暴都來(lái)自非常、非常遙遠(yuǎn)的地方——通常距離地球數(shù)十億光年。有時(shí)，GRB的母星系是如此遙遠(yuǎn)，以至于爆發(fā)的光似乎根本就不來(lái)自任何地方，短暫地從漆黑空曠的天空中閃過(guò)，幾秒鐘后就消失了。這些被一些天文學(xué)家稱(chēng)為“空天”的伽馬暴，呈現(xiàn)了一個(gè)持續(xù)了60多年的宇宙之謎。但現(xiàn)在，9月15日發(fā)表在《自然》雜志上的一項(xiàng)新研究，為這種強(qiáng)暴的起源提供了令人信服的數(shù)學(xué)解釋。

研究人員模擬了伽馬射線和其他強(qiáng)大的能量源(如宇宙射線)之間的相互作用，根據(jù)研究，所有星云狀的空天爆發(fā)都可能是遙遠(yuǎn)星系盤(pán)中大質(zhì)量恒星爆炸的結(jié)果。

該研究的主要作者、堪培拉澳大利亞國(guó)立大學(xué)的天體物理學(xué)家馬特·羅斯在一份聲明中說(shuō)：“我們模擬了宇宙中所有星系的伽馬射線發(fā)射，發(fā)現(xiàn)是恒星形成的星系產(chǎn)生了大部分的(空天)伽馬射線。”

這是一張伽馬射線天空的地圖，由美國(guó)宇航局的費(fèi)米望遠(yuǎn)鏡拍攝。空天（伽馬射線暴）GRB出現(xiàn)在地圖中心的上方和下方，地圖中心即銀河系的中心。

過(guò)去的爆炸

天文學(xué)家對(duì)空天伽馬射線之謎有兩種主要解釋。一種解釋是，當(dāng)氣體落入位于宇宙中所有星系中心的超大質(zhì)量黑洞時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生射線。在這種情況下，當(dāng)氣體粒子被吸入黑洞時(shí)，一小部分逃逸出來(lái)，并以接近光速的大噴射物質(zhì)輻射出去?？茖W(xué)家認(rèn)為，這些強(qiáng)大的噴流可能導(dǎo)致了伽馬射線暴。

另一種解釋則指向超新星的恒星爆炸。當(dāng)巨大的恒星能量耗盡，爆發(fā)出猛烈的超新星時(shí)，并以接近光速的速度向周邊噴發(fā)粒子。這些高能粒子被稱(chēng)為宇宙射線，然后與散落在恒星之間的氣狀星云腹地的粒子碰撞，產(chǎn)生伽馬射線。

在新的研究中，研究人員通過(guò)模擬宇宙射線和各類(lèi)型形成星系中星際氣體之間的相互作用，專(zhuān)注于第二種解釋。他們發(fā)現(xiàn)，伽馬射線發(fā)射的速率受到幾個(gè)關(guān)鍵因素的影響，包括星系的大小、恒星形成的速率(這影響了超新星的速率)以及每個(gè)超新星產(chǎn)生的宇宙射線的初始能量。

一旦該團(tuán)隊(duì)有了一個(gè)模型，可以預(yù)測(cè)不同大小星系的（伽馬射線暴）GRB發(fā)生率，他們的模型與美國(guó)宇航局費(fèi)米伽瑪射線空間望遠(yuǎn)鏡匯編的伽瑪射線輻射的真實(shí)調(diào)查進(jìn)行了比較。研究人員發(fā)現(xiàn)，他們的計(jì)算與觀測(cè)結(jié)果相符，恒星形成星系中的超新星可以解釋大部分(如果不是全部的話)空天（伽馬射線暴）GRBs。

羅斯說(shuō)：“這是一個(gè)重要的里程碑，最終發(fā)現(xiàn)了伽馬射線的起源，解開(kāi)了天文學(xué)家自20世紀(jì)60年代以來(lái)一直試圖解開(kāi)的宇宙之謎?！?/p>

研究人員補(bǔ)充說(shuō)，黑洞可能仍然是我們的衛(wèi)星接收到的一些伽馬射線的來(lái)源。但對(duì)于神秘的空天的伽馬射線暴來(lái)說(shuō)，貧瘠的洞穴就沒(méi)有必要了;宇宙遙遠(yuǎn)角落的恒星爆炸足以解釋這一現(xiàn)象。

最初發(fā)表在《生活科學(xué)》雜志上。

BY: Brandon Specktor

FY:Jane

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