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伽馬射線爆曾掃過太陽系,所到之處,探測器紛紛發出響應!
2023/04/12

曾經有一束強烈的伽馬射線輻射脈沖掃過了太陽系,軌道衛星上的伽馬射線探測器紛紛響應,天文學家也用強大的望遠鏡對這一事件進行了研究。

結果顯示,這是有觀測記錄以來最明亮的一次伽馬射線暴,根據它的發現日期,科學家將它命名為 GRE 221009A。

有趣的是,研究人員發現在這束伽馬射線上存在著許多謎團,比如爆發產生的射電波演化的非常慢,完全無法用現有的模型復現。這意味著或許是我們的理論出現了偏差,或者它根本就是錯的。

伽馬射線是一種電磁波極短,穿透力很強且攜帶高能量的射線,是原子衰變時會放出的射線之一。上世紀六十年代,美國發射了船帆座衛星,里面安裝了用于探測伽馬射線的儀器,試圖監視前蘇聯的核試驗。1967年7月2日,船帆座3號和4號衛星都監測到了伽馬射線閃光,但這和任何已知的核武器特點都不吻合。

一般來說,核彈所產生的伽馬射線往往十分短暫而強烈,其爆發時間不足百萬分之一秒。并且會伴隨著不穩定的核衰變,輻射也呈線性慢慢減弱。但這次發現的伽馬射線沒有強烈的初始閃光,也沒有后續輻射穩定的衰減。不過在光曲線上,它卻有兩個異常高的峰值。最重要的是,輻射來源不是地球,而是遙遠的宇宙空間。

這就是宇宙中最劇烈的爆炸:伽馬射線暴。

它們的持續時間往往非常短,只有0.1-1000秒左右,但能量卻大的嚇人。比如1997年12月14日發現的一次伽馬射線暴,它距離地球120億光年遠,持續時間只有50秒,其釋放的能量卻相當于整個銀河系200年的輻射總和。

雖然距首次發現伽馬射線暴已經過去六十多年,但人們對它的了解并不多。一般認為,伽馬射線暴往往起源于超大品質恒星的死亡。2002年,一個來自英國的研究小組利用XMM-Newton衛星探測到的數據發現了伽馬射線暴與超新星有關的證據。

在較長的波長中,研究人員發現了一些「余輝」。也就是說當我們觀測到伽馬射線暴時, 會先識別到伽馬射線,然后是X射線,再到紫外線,最后是可見光。這是超新星典型的光隨時間變化的特征。進一步的研究表明,超新星爆炸后的幾周或幾個月內,往往會產生明亮的伽馬射線暴。

能夠引起伽馬射線暴的還不是普通的超新星,而是超超新星。這種天體只會在沃爾夫-拉葉恒星死亡時會誕生,沃爾夫拉葉恒星的品質大約相當于20到30個太陽,當它們死亡時,品質將縮小二分之一左右,會獲得強烈的沖擊。

由此誕生的超超新星會坍縮成為黑洞,隨后向外噴射物質。當內部的噴流猛烈的撞擊到恒星外層物質時,就會產生極高的溫度并發射大量伽馬射線, 形成伽馬射線暴。隨著噴流距離黑洞越來越遠,它遇到的物質密度也會越來越小,發出的輻射能量也隨之變低,就形成了我們前面提到的余輝輻射。

除過恒星死亡會產生伽馬射線暴,中子星合并時也會產生伽馬射線暴,不過這類的持續時間往往更短,不會超過30秒。

本次發現的GRB 221009A持續時間為300秒,很可能就源自于超超新星死亡后,黑洞誕生時的吶喊。雖然伽馬射線暴的持續時間,但它的余輝往往可以在不同的光譜頻段上存在好幾年。研究人員收集了相關數據后,發現GRB 221009A的亮度是有史以來記錄最亮的伽馬射線暴的70倍。

引起伽馬射線暴的恒星大約距離地球24億光年遠,所以即便伽馬暴來勢洶洶,也對地球和太陽系沒有任何影響。但假如距離地球不遠的一顆恒星發生了伽馬射線暴, 會對人類產生什麼樣的影響呢?

伽馬射線波長很短并且頻率很高,因此有著巨大的能量。當人體受到200-600雷姆的輻射能量時,可能就會導致體內的DNA發生變化,最后引起癌癥。假如伽馬射線暴在地球附近產生,并且精確的橫掃過了地球,那麼地球上所有的生命都會遭遇滅頂之災。

有科學家認為,四億年前的奧陶紀生物大滅絕就源于一次伽馬射線暴。這導致地球上70%的大氣被破壞,致使海洋生物鏈發生缺失, 最后75%的生物在此次大滅絕中走向了歷史終點。

不過伽馬射線暴的殺傷半徑大約為50光年,目前來看,地球50光年的范圍內還沒有岌岌可危的超新星。所以在未來的幾億年甚至上百億年,地球都是相對安全的。 并且伽馬射線暴通常只出現于恒星的南北極,即使地球周圍真的出現了伽馬暴,地球被擊中的機率也非常低,我們并不用因此憂心。

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