
在这位艺术家的概念中,两颗中子星着手融合,爆发出高速粒子射流。像这样的碰撞事情会形成短暂的伽马射线爆发。致谢:uux.cn/美国全国航空航天局戈达德太空飞行中心/索诺玛州立大学A. Simonnet
背景历程将我们带到1963年,当时美国空军发射了Vela卫星来探测被禁止的核武器使用形成的伽马射线。美国方才与英国和苏联签署了一项禁止在地球大气层内开展使用的条约,Vela卫星确保了各方的遵守。相反,卫星偶然察觉了16次伽马射线事情。到1973年,科学家们可以排除地球和太阳都是重磅电影预告盘点这些辉煌爆发的来源。当时洛斯阿拉莫斯全国评测室的天文学家发表了第一篇论文,亮相这些爆发源自太阳系之外。美国全国航空航天局戈达德太空飞行中心的科学家经由IMP 6卫星上的X射线探测器迅速证实了这一结局。意大利航天局的BeppoSax和美国全国航空航天局的康普顿伽马射线天文台的贡献还需要20年才能证明这些爆发发生在我们银河系以外的地方,均匀分布在天空中,并且相当强大。有记录以来最近的GRB发生在1亿多光年之外。
尽管是偶然察觉的,伽马射线暴对今日的探究人员来说已然证明是无价的。这些闪光富含对一些现象的洞察力,如超大品质恒星生命的终结或遥远星系中黑洞的形成。
尽管如此,仍有众多的科学瑰宝有待察觉。2017年,伽马射线暴首次与引力波——时空结构中的波纹——联系起来,推动我们更好地理解这些事情是最新笔记本电脑速递如何发生的。
伽玛暴的长与短
天文学家将伽马射线暴分为两大类:短事情(伽马射线的初始爆发持续不到两秒钟)和长事情(持续两秒钟或更长时间)。
较短的爆发总体上也形成较少的伽马射线,这使探究人员假设这两类射线来自各异的祖操控系统。
天文学家如今将短暂的爆发与两颗中子星或一颗中子星和一个黑洞的碰撞联系起来,从而导致黑洞和短暂的爆炸。短伽马射线暴之后有时会呈现基诺娃,这是化学元素放射性衰变形成的光。这种衰变会形成更重的元素,如金、银和铂。
长爆发与大品质恒星的爆炸死亡有关。当一颗大品质恒星耗尽核燃料时,它的核心会坍塌,然后反弹,合作冲击波向外穿过恒星。天文学家将这次爆炸视为超新星。近日快速Steam特惠核心或许形成中子星或黑洞。
在这两类黑洞中,新生黑洞向相反的方向喷射。由加速到接近光速的粒子组成的射流穿透周围的物质并最后与它们相互作用,当它们这样做时会释放出伽马射线。

在这位艺术家的概念中,当大品质恒星爆炸时,它会形成高能粒子射流。当这种粒子差不多直接指向地球时,我们就能目睹伽马射线暴。信用:uux.cn/美国全国航空航天局/斯威夫特/克鲁兹·德维尔德
可是,这一大致轮廓并不是最后结论。天文学家对伽马射线暴探究得越多,他们就越有或许遇到考验当前分类的事情。
2020年8月,美国全国航空航天局的费米伽马射线太空望远镜追踪到一个名为GRB 200826A的第二长爆发,距离60多亿光年。它应该归于由致密天体合并引发的短时爆发类。但是,这一事情的其他特征——如它形成的超新星——表明它源于一颗大品质恒星的坍缩。天文学家觉得这次爆发或许在达到长爆发的典型持续时间之前就已然落幕了。
费米和美国全国航空航天局的尼尔·盖尔斯·斯威夫特天文台在2021年12月捕捉到了它的对应数字GRB 211211A。该爆发位于10亿光年之外,持续了大约一分钟。尽管这使它变成一个长GRB,但它后面是一个基洛诺瓦,这表明它是由合并引发的。一些探究人员将这次爆发的怪异之处归因于中子星与黑洞伴侣的合并。
随着天文学家察觉更多持续数小时的爆发,或许仍有一个新的类别正形成:超长伽玛暴。大品质恒星死亡形成的能量或许无法维持爆发这么长时间,所以科学家必须寻找各异的来源。
一些人觉得超长爆发发生在新生的磁星上——这些中子星自转速度快,磁场比平均水平强一千倍。还有人说,这个新的类别需要宇宙中最大的恒星市民——蓝色超巨星的力量。探究人员持续探索超长伽玛暴。
余辉散发出新的光芒
尽管伽马射线是能量最高的一种光,但它们肯定不是最轻松被察觉的。我们的眼睛只能目睹电磁波谱的一个窄带。探究这个范围之外的任何光线,如伽马射线,都与我们的科学家和工程师开发的仪器密切有关。这种对技术的需求,加上伽玛暴本来就转瞬即逝的特性,使得爆发在早期更难探究。

哈勃太空望远镜的宽视场摄像机3揭示了GRB 221009A及其主星系的红外余辉(圈起来的若干),从爆发处向左上方延伸出一条细长的光线。学分:uux.cn/美国全国航空航天局、欧空局、加空局、STScI、A. Levan(拉德布德大学);图像处理:Gladys Kober
当喷流中的物质与周围的气体相互作用时,就会呈现GRB余辉。
余辉发出无线电、红外线、光学、紫外线、X射线以及伽马射线光,这提供了有关原始爆发的更多资料。余辉也比最初爆炸持续数小时至数天(乃至数年),为察觉创造了更多机遇。
探究余辉变成推断各异爆发背后驱动力的核心。在长时间的爆发中,随着余辉变暗,科学家们最后目睹源再次变亮,由于潜在的超新星变得可以探测到。
尽管光是宇宙中最快的旅行者,但它无法瞬间到达我们身边。当我们探测到一次爆发时,或许已然过去了数百万到数十亿年,这使我们能够经由遥远的余辉探索早期宇宙的一些状况。
充满察觉
尽管到当下为止已然开展了众多的探究,但我们对伽玛暴的知晓还远远不够。每一项新察觉都为科学家的伽马射线爆发模型增多了新的方面。
费米和斯威夫特在2022年用GRB 221009A察觉了这些革命性事情之一,这是一次如此明亮的爆发,以至于暂时蒙蔽了大多数天基伽马射线仪器。预计这种规模的GRB每10,000年发生一次,这或许是人类文明见证的最高亮度事情。天文学家所以称它为有史以来最亮的一艘船。
这是在察觉它时所目睹的最近的长爆发之一,使科学家们不只可以更近距离地观察伽马射线暴的内部管理,还可以观察银河系的结构。经由窥视这艘船,他们察觉了其他模型中缺失的无线电波,并追踪X射线反射以绘制出我们银河系隐藏的尘埃云。

美国全国航空航天局的尼尔·盖尔斯·斯威夫特天文台连续几周探测到GRB 221009A初始闪光的X射线,由于我们银河系中的尘埃将光线散射回我们,这里显示为任意颜色。致谢:uux.cn/美国全国航空航天局/斯威夫特/比尔德莫尔(莱斯特大学)
伽马射线暴还将我们与宇宙中最受欢迎的信使之一联系起来。引力波是时空的无形扭曲,形成于中子星碰撞等灾难性事情。把时空想象成宇宙无所不包的毯子,引力波就像涟漪一样在物质中飘荡。
2017年,费米在探测到来自同一来源的引力波后1.7秒察觉了中子星合并的伽马射线闪光。在研究了1.3亿光年后,引力波在伽马射线之前到达地球,证明了引力波以光速研究。
科学家们从未探测到光波和引力波一起到达地球。这些信使组合在一起描绘了一幅更为生动的中子星合并的画面。
随着不断的探究,我们对伽马射线暴的不断进展的知晓或许会揭开我们宇宙的未知结构。但实际爆发只是冰山一角。无穷无尽的信息隐藏在表面之下,等待得到。