奇怪的近距離伽瑪射線暴背離了預測

射線暴的表現(xiàn)出乎意料。

伽瑪射線爆發(fā)的相對論性噴流，充滿了恒星坍塌產生的超高能光子。此圖為藝術家的描繪。(Credit: DESY, Science Communication Lab)

科學家團隊已經(jīng)盡力觀察伽瑪射線暴，這是宇宙中最激烈的爆炸。

天文學家認為，約5至10倍太陽大小的大質量恒星，在燃燒殆盡時會直接塌縮成黑洞，這時候伽瑪射線暴就發(fā)生了。伽瑪射線暴也可能發(fā)生在兩個超密度恒星遺骸——中子星碰撞時，這一過程常常會形成黑洞。而在2019年幾個夜里觀察到到的伽瑪射線暴可能距地球僅10億光年，由于這些劇烈事件的發(fā)生而相對更近。

“當這個伽瑪射線暴發(fā)生時，我們看得一清二楚”，DESY的物理學家安德魯·泰勒以及合著者在聲明中說道，“我們可以觀察到前所未有的伽瑪射線能量，持續(xù)了好幾天”。

兩個NASA空間觀測器，F(xiàn)ermi 和 Swift，首次觀察到這一事件。它在2019年8月29日被探測到，因此被稱為GRB 190829A。這場煙花般絢爛的綻放來自波江星座，南半球星空的一條寬闊的星河。

為了理解究竟發(fā)生了什么，科學家知道這一消息后，調動了納米比亞的一組由5個伽瑪射線望遠鏡組成的系統(tǒng)——高能立體望遠鏡系統(tǒng)(HESS)。經(jīng)過了三夜，共觀測到13小時的爆炸。

來自伽瑪射線暴的超高能光子，進入地球大氣層時被納米比亞的高能立體望遠鏡系統(tǒng)探測到。此圖為藝術家的描繪。? (Credit: DESY, Science Communication Lab)

有了這些觀測結果，我們便可以分析更高能的光子，來自更遙遠的伽瑪射線暴。

“這正是這場伽瑪射線暴非同凡響的地方”，馬克斯-普朗克核物理研究所的天體物理學家Edna Ruiz-Velasco與他的合著者在同一份聲明中說道，“它發(fā)生在我們的后院，這里不同于更遙遠的宇宙，超高能光子在與背景光線到達地球的路上碰撞時，不會被吸收?！?/p>

NASA的移動衛(wèi)星正在探測伽瑪射線暴產生的X射線。此圖為藝術家的描繪。? (Credit: DESY, Science Communication Lab)

這支團隊經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，X射線與超高能伽瑪射線的圖樣相吻合——這是科學家始料未及的，因為他們相信這兩種輻射是由不同現(xiàn)象造成的。

可是目前，我們只觀察到地球表面4個這樣的爆炸。因此，我們希望新的儀器與更多的觀察能夠進一步挖掘伽瑪射線暴的秘密。

相關知識

黑洞是一種銀荔很大時空區(qū)域。它的引力太大了，任何事物、粒子，甚至光這種電磁輻射，都無法從中逃脫。據(jù)廣義相對論預測，高密度的物質可以使時空變形，從而形成黑洞。無法逃脫的區(qū)域邊界叫做事件視界。盡管黑洞對經(jīng)過它的物體的命運與環(huán)境有很大影響，它內部卻沒有可探測的特征。在很多方面，黑洞就像一個理想黑體，因為它不會反射光線。此外，據(jù)扭曲時空的量子場論預測，事件視界會發(fā)出霍金輻射，與黑體輻射光譜一致，當溫度與黑體自身質量成反比時。對于星際間黑洞而言，溫度是數(shù)十億開爾文的量級，因此無法直接觀察。

霍金輻射（英語：Hawking radiation）是以量子效應理論推測出的一種由黑洞散發(fā)出來的熱輻射。此理論在1974年由物理學家史蒂芬·霍金提出。[1]有了霍金輻射的理論就能說明如何降低黑洞的質量而導致黑洞蒸散的現(xiàn)象。

而因為霍金輻射能夠讓黑洞失去質量，當黑洞損失的質量比增加的質量多的時候就會造成縮小，最終消失。而比較小的微黑洞的發(fā)散量通常會比正常的黑洞大，所以前者會比后者縮小與消失的速度還要快。

霍金的分析迅速成為第一個令人信服的量子引力理論，盡管目前尚未實際觀察到霍金輻射的存在。在2008年6月NASA發(fā)射了GLAST衛(wèi)星，它可以尋找蒸發(fā)的黑洞中γ射線的閃光。而在額外維度理論，高能粒子對撞也有可能創(chuàng)造出會自我消失的微黑洞。

BY:Meghan Bartels

FY: 畫屏煙

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