强大的伽玛暴

□ 闻新 李佩冉

强大的伽玛暴

□ 闻新 李佩冉

认识伽玛射线暴

艺术家绘制的GRB0803198伽玛暴，爆炸分成两个方向相反能量的窄光束

伽玛射线暴，又称伽玛暴，是来自宇宙中某一方向的伽玛射线强度在短时间内突然增强，随后又迅速减弱的现象，发生时可以持续100毫秒到1000秒，时变的轮廓比较复杂，往往具有多峰的结构。伽玛射线暴在宇宙空间的分布是各向同性的，但远距离的伽玛射线暴明显少于近距离的，显示出非均匀各向同性。伽玛射线暴是发生在宇宙学距离上的，辐射主要集中在0.1-100 MeV的能段，伽玛射线暴也是宇宙中最亮的电磁事件，其闪光射线里包含X射线、紫外线、红外线、微波和无线电波。伽玛射线暴爆发过后，其射线也会在其它波段观测到，这些其他波段的射线称为伽玛射线暴的余辉，根据波段不同可分为X射线余辉、光学余辉、射电余辉等。余辉通常是随时间而指数式衰减的，X射线余辉能够持续几个星期，光学余辉和射电余辉能够持续几个月到一年。

目前，科学家对伽玛射线暴的了解还不多，但已经通过观察发现有两类伽玛暴，一类是持续时间小于2秒为短暴，另一类是持续时间大于2秒为长暴。长暴的威力是恒星毁灭性爆发的50至100倍，而短暴的起落时间非常短。

了解伽玛射线暴对地球的影响

伽玛射线击中地球大气层景象（艺术家绘制）

有些科幻漫画曾描述，伽玛射线不会赋予地球生命超强的能力，但也不要对它掉以轻心。事实上如果伽玛射线暴袭击地球，它将会在瞬间毁灭所有生命。伽玛射线暴虽然仅持续数秒时间，但是它是如此强大，如果银河里碰巧出现一次这种现象，人类将会变成一堆白骨。

伽玛射线爆发是宇宙中最强大的爆炸，由于远远大于太阳的强大威力，将会严重破坏地球的臭氧层。爆炸释放出的辐射为伽玛射线，它可破坏生命体的DNA，甚至导致行星失去大气层等等。根据最新报道：“伽玛射线暴可能清除了大约90%的星系空间，银河系也曾遭受过侵袭。5亿年前，它可能还袭击过地球，导致了大量生命的灭绝。”天文学家认为，未来地球上的生命还会面临同样的命运，所以科学家一直呼吁人类不能永久生存在地球上，必须寻找宇宙的另一个宜居星球，作为人类延续的备胎。

怎么探测伽玛射线暴？

2004年美国发射了1500千克的伽玛暴快速反应探测器（也称“雨燕卫星”）

上个世纪60-70年代期间，美国为了监测全球的核爆炸试验，发射了一系列的侦察卫星，并在这些卫星上安装了伽玛射线探测器，用于监视核爆炸所产生的大量的高能射线。1967年美国Vela卫星发现了来自遥远宇宙空间的伽玛射线在短时间内突然增强的现象，一些伽玛射线源会突然出现几秒钟，然后消失。这种爆发释放能量的功率非常高，其射线的“亮度”相当于全天所有伽玛射线源“亮度”的总和。但由于军事保密等因素，这个发现直到1973年才公布出来，并很快得到苏联卫星的证实。

由于伽玛射线暴带来的现象让天文学家感到困惑，随后美国和俄罗斯发射一系列高能天文卫星对伽玛射线暴进行监视，几乎平均每天可以观测到1-2次的伽玛射线暴，至今为止，人类已经观测到了2000多个伽玛暴。

什么是极超新星？

极超新星爆发释放出极高的能量（艺术家绘制）

我们知道有超新星，除此之外，还有“极超新星”，它是超新星的一种，是年老的极超巨星在临终前的爆发，爆炸能量相当于100倍超新星爆发，科学家已经将所有极超巨星发生的爆发全部归入极超新星的范畴。

透过近几年的多次观测结果，人们对伽玛射线暴的了解逐渐增多。极超新星的威力比一般的超新星要大得多，爆发后剩下的核心会直接塌缩为黑洞，在黑洞自转的两极会以接近光速射出高能量等离子体，冲击着伽玛射线。所以，科学家认为这种等离子体就是伽玛射线暴的源头之一。在银河系内平均每两亿年便会出现一颗极超新星，由于极超新星会演变为黑洞的超巨星的数量极少，极超新星爆发的现象也同样极少。

什么是暗暴？

发生在恒星形成区域的暗暴（艺术家绘制）

伽玛射线暴是宇宙最大的爆炸，也能产生足够多的宇宙最明亮的光，天文学家在地面利用望远镜能很容易地探测到数十亿光年远的伽玛暴。然而，十几年来，一直困扰天文学家的问题是“暗暴”。暗暴也有伽玛射线或x射线，但他们不是可见光，自从2004年美国发射雨燕卫星探测到暗暴以来，人类发现在伽玛射线暴中，暗暴大约占一半。

天文学家发现暗暴在较厚的气体尘云区域之中，伽玛暴发出的可见光几乎完全被尘云吸收，但伽玛射线和不可见的X射线可以穿透尘云，但这种尘云区域通常呈现出一种绿色和黑色的状态。

暗暴的发现归功于美国、英国和意大利共同研制的伽玛暴快速反应探测器，以及几个地面观察站，才让天文学家发现和理解暗暴，并激发天文学家在尘埃区域继续寻找隐藏的恒星起源线索。

伽玛射线暴是怎样产生的？

两个中子星合并后的模拟图（中心位置为一个黑洞或大质量中子星，红色为合并后残留物，橙色为高能粒子，蓝色合并过程中向外高速抛出物，黄色光束即伽玛暴。右下角两张小图分别为GRB 140903A的光学视角（左）和X射线视角（右）下的情景。

关于伽玛射线暴的产生，一部分天文学家认为它是在大质量恒星演化为黑洞的过程中产生的，也有另一部分天文学家猜测它是两个致密天体如中子星或黑洞的合并产生的。

1998年， 人 类 发 现 伽 玛 暴GRB980425与一个超新星（超新星是某些恒星在演化接近末期时经历的一种剧烈爆炸）SN lb/lc 1998bw 相关联。这是一个重要的发现，暗示伽玛暴的产生可能是因为大质量恒星的死亡。2002年，一个英国的研究小组研究了由XMM-牛顿卫星对2001年12月的一次伽玛暴的长达270秒的X射线余辉的观测资料，发现了伽玛暴与超新星有关的证据。进一步的研究揭示，普通的超新星爆发有可能在几周到几个月之内导致伽玛射线暴。

目前大质量恒星的死亡会产生伽玛暴这一观点已经得到普遍认同，而在2016年7月，钱德拉X射线天文台宣布，天文学家们从140903A伽玛暴中发现了迄今为止最强有力的证据来证明猛烈的天体碰撞合并是伽玛射线喷流的来源，可能是两颗中子星，也可能是一颗中子星和一个黑洞碰撞合并。

近几十年来，天文学家们称已经通过短伽玛射线暴观察到了这些碰撞合并，但钱德拉X射线天文台指出，天文学家们可能错过了其中的大部分，因为碰撞产生的喷射流很窄，该喷射产生的伽玛射线光束如果不指向探测器的观测范围，就不会被检测到。

下期预告：羲和驾驭、六龙牵拉，太阳每日行走起落，在天幕勾勒出一道道柔和线条。莲足轻点，所过之处便肆意地开出和谐的色彩，日出时柔美，日落时绚烂。为什么它的光芒时而鲜红时而丰富？时而又狡黠地发出探照灯似的光束？只有真心付出大爱的人们才能幸运地看见它创造的绿闪光？星星的光会闪烁，而行星的光却持久？黄道光又来自哪里？下期题目为“天体想象”，将为大家一一陈述。