伽馬射線暴是如何產生的?讀完這篇文章或許你會找到答案

2020-11-27 騰訊網

網友提問：在關於伽馬射線暴的新聞中，我了解到目前人們的的看法是：它們是由超大型恆星變成超新星引起的，但其核心卻坍塌成黑洞而不是中子星。伽馬射線需要多大質量的恆星才能實現這一點？10倍太陽的質量？20 倍？或者更多？

在過去的幾年裡，已有確鑿的證據表明至少有一些伽馬射線暴與超新星有關。一些伽馬射線暴被觀察到在較長的波長中有「餘輝」——也就是說，首先你會觀察到伽馬射線，然後是x射線，然後是紫外線，然後是可見光。超新星通常由它們的光學「光變曲線」來識別，也就是光隨時間變化的方式。當天文學家記錄了一些伽馬射線暴的餘輝並在光變曲線中看到了超新星的清晰特徵時，確鑿的證據出現了。

這絕對是個大事件，因為還有別的理論聽起來也很有說服力。當然，這並不意味著所有的伽馬射線暴都是由超新星引起的——伽馬射線暴因其自身光變曲線的易變性而臭名昭著，有時甚至看起來像是關掉然後又以一種奇怪的方式重新打開。

圖解：s02e086 伽馬射線暴——【2049日報】

引起伽馬射線暴的超新星是一種特殊的超新星，它們被稱為超超新星，這種超新星在「沃爾夫-拉葉」恆星死亡的時候誕生。沃夫-拉葉星溫度極高且質量極大，偶爾還會剝離它們的外殼。誕生時，一顆「沃爾夫-拉葉」恆星的質量大約是20-30個太陽的質量，但死亡時，它的質量將下降到大約10個太陽的質量。超超新星與普通超新星的區別在於它所獲得的額外衝擊不同。

超超新星內核坍縮形成黑洞，然後向外噴射物質（這是另外一個謎——但噴流需要在那裡帶走角動量並防止黑洞旋轉過快）。然後這些噴流猛烈撞擊恆星的外層物質，產生極高的溫度並發射出伽馬射線。隨著噴流離黑洞越來越遠，它們遇到的物質密度也越來越小，因此它們發出的輻射能量越來越低，波長也越來越長——這就是我之前提到的餘輝輻射。

圖解：伽馬射線暴

圖解：這張伽馬射線暴的X射線餘輝由NASA（美國宇航局）的錢德拉X射線天文臺於2001年7月12日拍攝，圖源：NASA/GETTY IMAGES

伽馬射線暴也可以來自於中子星的合併。中子星體積非常小，密度卻非常大（大約一個城市的大小，但是卻有著一個太陽的質量），所以你可以想像兩個中子星相撞會釋放出大量的能量！中子星的合併已經被預測為短伽馬射線的爆源（伽馬射線暴只有不到兩秒的時間），但直到2018年,雷射幹涉引力波天文臺（LIGO）才探測到兩顆中子星合併產生的引力波，同時費米衛星探測到了伽馬射線暴，證實了中子星合併可以產生短伽馬射線暴。

圖解：雙中子星合併引力波

相關知識延伸閱讀

在伽瑪射線天文學中，伽瑪射線暴（GRBs）是在遙遠的星系中觀察到的一種能量極高的爆炸現象。它們是宇宙中已知的最明亮的電磁事件。其爆發可以持續10毫秒到幾個小時。在最初的伽瑪射線閃光之後，存在時間更長的「餘輝」通常以較長的波長發射出來（比如X射線、紫外線、光學、紅外線、微波和無線電）。

圖解：超新星爆炸會產生強大的輻射閃光,也被稱為伽馬射線發作。

大多數觀測到的伽馬射線的強烈輻射被認為是超新星或者超亮超新星作為大質量恆星內爆形成中子星或黑洞的時侯釋放出來的。

超新星爆發後形成中子星或黑洞，從而出現的明亮x射線源。

伽馬射線暴的一個子類——「短」爆發，似乎來自巨新星（雙中子星合併）。在這些「短爆發」中觀察到爆發的原因可能是因為恆星的外殼和內核之間的共振，由於巨大的潮汐力它們在短短幾秒鐘內就經歷了猛烈碰撞，進而導致了整個恆星的外殼破裂。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3.停雲-Sara Slater

如有相關內容侵權，請於三十日以內聯繫作者刪除

轉載還請取得授權，並注意保持完整性和註明出處

相關焦點

  • 伽馬射線暴或曾經導致生物大滅絕事件
    據國外媒體報導，科學家研究發現，伽馬射線暴有可能導致地球在過去十億年出現了大滅絕事件。科學家聲稱，這些致命的爆發能夠幫助解釋所謂的費米悖論，也就是外星生命存在的高几率與缺乏相關證據之間的表面矛盾。伽馬射線暴是高頻電磁輻射短暫的強爆炸現象。
  • 臭氧層剝離,恐龍滅絕,伽馬射線暴會再次威脅地球嗎?
    你可能會想：「我去，要是伽瑪射線暴對班納博士（綠巨人）有效，那極超新星毫無疑問可以讓我比他還強。」但是真正的劇情並不會如你所願。任何被伽瑪射線暴產生的死亡射線射中的天體都不會有好下場。世界的一側將會被致命級別的輻射炸穿。我們的臭氧層會被耗盡，或者被直接剝離。
  • 伽馬射線暴是什麼?地球會被伽馬射線暴的超高能量完全蒸發掉嗎?
    伽馬射線暴發現於1967年，最初時是美國人為了監測前蘇聯的核試驗而發現的，美國的間諜衛星發現每天都有1到2次伽馬射線突然增強的現象，一度認為前蘇聯在頻繁進行核試驗，但又不相信他們每天都在進行核試驗，所以後來又發現這種射線爆發來自宇宙深空，後來天文學家們研究後認為它們大多產生於超新星爆發或者大質量天體合併現象。
  • 伽馬射線暴中迄今最高能光子「現身」
    科技日報北京11月20日電 （記者張夢然）國際天文學家在兩個伽馬射線暴的觀測中，發現了一類劇烈爆發釋放的迄今已知最高能光子。英國《自然》雜誌20日發表的3篇論文，描述了這些天體物理學研究結果，對這類高能事件的形成過程提出了顛覆性的解釋。
  • 來自伽馬射線暴161219B的持續「射電迴響」什麼樣?
    這個新生的黑洞噴出了一個稍縱即逝但卻異常強烈的朝向地球的伽馬射線閃光——伽馬射線暴（GRB）。2016年12月19日，美國宇航局的Neil Gehrels Swift衛星探測到了這一現象。雖然爆發產生的伽馬射線在7秒後就消失了，但來自這次爆發的波長更長的光——包括X射線、可見光和射電波——持續了數周。
  • 科學家觀測到超強伽馬射線暴,那是什麼?聽說有可能毀滅地球?
    三篇發表在《自然》雜誌上最新的論文描述了兩種全新的伽瑪射線暴——GRB190114C和GRB 180720B——這兩種射線暴都產生了高能光子——目前為止有記錄的GRB事件中能量最高的光子。這些未想過的觀測結果發出了新的光芒——確切地說——為這些神秘的宇宙事件及其背後的原理髮出了新的光芒。
  • 伽馬射線暴威力有多大?只需1秒,能瞬間消滅地球生命!
    如果不是因為一場意外，或許它會繼續霸佔著地球，科學界最主流的說法就是小行星的撞擊，可以想像，外來天體的撞擊會給地球帶來毀滅性的災難，生態環境也會發生巨變，無疑是滅頂之災。5次物種大滅絕事件中，恐龍被認定為是天體撞擊的可能性最大。4.5億年前的地球，體驗了它的「致命」一擊，物種紛紛被淘汰！
  • 科學家觀測到超強伽馬射線暴，那是什麼？聽說有可能毀滅地球？
    三篇發表在《自然》雜誌上最新的論文描述了兩種全新的伽瑪射線暴——GRB190114C和GRB 180720B——這兩種射線暴都產生了高能光子——目前為止有記錄的GRB事件中能量最高的光子。這些未想過的觀測結果發出了新的光芒——確切地說——為這些神秘的宇宙事件及其背後的原理髮出了新的光芒。
  • 恆星死亡後釋放的「伽馬射線暴」有多可怕？
    ，被稱為伽馬射線暴，這種劇烈的爆炸可以在短時間內輸出一個恆星，一生內釋放的能量總和，甚至會短暫的照亮整個宇宙。，這顆恆星的臭氧層會被瞬間擊毀，如果行星上存在生命，那麼大部分生命都會被伽馬射線殺死，有人認為地球上的第一次生物大滅絕，可能就是因為伽馬射線暴正好擊中了地球，導致了地球臭氧層出現空洞，全球環境惡化，幸運的是我們的祖先在災難中生存了下來。
  • 探測器發現迄今最強伽馬射線暴 伴隨超新星爆發
    這是有記錄以來探測到的強度最大的伽馬射線暴(GRB)事件，這一事件讓科學家們重新思考現有的有關這種爆發事件的形成機制理論是否需要修正。　　一般認為，伽馬射線暴是由大質量恆星突然塌縮後形成的黑洞所驅動的。黑洞的形成會驅使大量相對論性粒子穿越塌縮物質，形成劇烈的衝擊波，並引發伽馬射線輻射。
  • 恐怕是伽馬射線暴
    （圖片來自新浪）　　伽馬射線暴所釋放的能量是以電磁波束流形式定向發出的，這就意味著即便遠隔數十億光年，從地球上也依然能夠看到非常明亮的束流信號。然而，一旦有來自外界強大得多的爆發現象出現，那麼地球上的我們倖存下來的機會將會十分渺茫。　　伽馬射線暴（GRBs）是一類強烈伽馬射線束流，其可以沿著對稱的兩個方向傳播，形成持續或瞬時的伽馬射線暴現象，它們是宇宙中最為狂暴的死亡留下的遺產。　　持續性的伽馬射線暴可以維持大約1分鐘時間，科學家們認為它們是由超新星爆發所形成的，那就是大質量恆星的核心塌縮並形成黑洞的過程。
  • 宇宙中的怪物，伽馬射線暴，它是否駭人？
    伽馬射線暴將它們的能量集中到某個特定的波長上。因此，伽馬射線暴是宇宙中最強有力的事件之一，與此同時，產生這種射線的大爆炸在我們看來，會發出及其明亮的光彩。當兩個高度磁化的物體，比如說黑洞或者中子星發生碰撞時，它們的各自磁場會互相融合，這就有可能引發一場伽馬射線暴。這種天體活動會引發一次巨大的噴射。將高能粒子與光子流集中起來噴離碰撞的中心地帶。這樣的噴射流會在宇宙中延伸許多光年。我們可以把它們想像成星際迷航中的相位器爆炸，只是這種爆炸要強有力的多，而且幾乎能波及到一整個宇宙。
  • 宇宙中的怪物,伽馬射線暴,它是否駭人?
    作為一種力量驚人的宇宙事件，當伽馬射線暴發生時，會有極大數量的伽馬射線被釋放出來，而這種射線又是人們已知射線種類中最致命的存在。假設有人無意中處於某個正在放射伽馬射線的物體附近，那麼他會在一瞬間被燒焦。毋庸置疑的是，伽馬射線暴會對生物的遺傳物質造成長久的影響，甚至在射線暴結束的很長一段時間之後，這種在基因層次上的傷害也依然存在。
  • [圖]探測器發現迄今最強伽馬射線暴 伴隨超新星爆發
    這是有記錄以來探測到的強度最大的伽馬射線暴(GRB)事件，這一事件讓科學家們重新思考現有的有關這種爆發事件的形成機制理論是否需要修正。可以看到此次伽馬射線暴GRB 130427A發生前後的明顯信號變化伽馬射線暴原理示意圖一般認為，伽馬射線暴是由大質量恆星突然塌縮後形成的黑洞所驅動的。黑洞的形成會驅使大量相對論性粒子穿越塌縮物質，形成劇烈的衝擊波，並引發伽馬射線輻射。
  • 太空發生伽馬射線暴 產生史上最亮的光
    2019年11月25日訊，據英國《每日郵報》當地時間11月20日報導，來自澳大利亞科廷大學的研究人員發現，在遙遠的星系發生了一次威力巨大的宇宙爆炸，其所產生的光線是迄今為止在地球上能看到的最亮的光。據悉，這次爆炸是一次伽馬射線暴，發生地點距離地球70億光年，在幾秒鐘內釋放的能量甚至超過了太陽在過去的100億年中釋放的能量總和。研究人員Gemma Anderson博士表示，伽馬射線暴是自「大爆炸」以來宇宙中能量最強的一次爆炸。伽馬射線暴發生在很遙遠的地方，只有爆炸發出的光線直接照射在地球上時才能被探測到，持續的時間從幾毫秒到幾小時不等。爆炸大約每天發生一次，發生之前沒有任何預警。
  • 帶你去看宇宙最美的煙花——伽馬射線暴 | 「小粒子 大宇宙」科學公開課
    下圖：伽馬暴的光變曲線既然肉眼看不見，那麼我們是如何發現它的呢？它是在1967年由一組叫做Vela的間諜衛星偶然發現的。Vela原本是美國用來監測前蘇聯核試驗的衛星網絡，核武器爆炸會發射伽馬射線，從太空中可以觀測到。有趣的是，Vela衛星沒有監測到核試驗的伽馬射線，反而很意外地發現了來自宇宙的伽馬射線。
  • 暗物質會不會和伽馬射線暴有關?答案超乎想像!
    伽馬射線暴，宇宙中最強的光；暗物質，宇宙中最神秘的物質，這不僅讓人聯想到兩者是否存在著一絲關聯？一項研究表明，神秘的暗物質可能會影響伽馬射線暴！我們知道，伽瑪射線是宇宙中最明亮、最強大的光，划過人類肉眼無法識別的太空。
  • 如果一束伽馬射線暴,擊中地球!人類又會怎麼樣?
    首先我們來了解什麼是伽馬射線暴？伽馬射線暴是宇宙中最可怕的一種爆發，它是由大質量恆星在死亡時爆發出的巨大能量，或者是兩個中子星互相旋轉逐漸的靠近，最終發生碰撞！而產生的。伽馬射線暴在宇宙中，也是常見的一種能量釋放，科學家猜測在4.4億年前奧陶紀生物大滅絕就是因為伽馬射線暴所導致的，我們目前還不知道地球是否被伽馬射線暴擊中，但我們知道被伽馬射線暴擊中，所有生物都將面臨毀滅性的打擊。如果地球被伽馬射線暴擊中會怎麼樣？
  • 宇宙中隨機伽馬射線暴能量堪比宇宙大爆炸,外星文明或因此而滅絕
    回顧整個宇宙的歷史，宇宙大爆炸發生時說釋放的能量是最大的，以至於宇宙大爆炸發生後的137億年，大爆炸所釋放的能量還能穩定的維持整個宇宙的運轉，除了宇宙大爆炸之外，還有一種天體運動也會釋放出巨額的能量，其威力甚至堪比宇宙大爆炸，外星高等文明或許因此很滅絕，這種恐怖的天文活動究竟是什麼呢？且聽我慢慢道來。
  • 距地134億光年,最古老的伽馬射線暴被發現,爆發瞬間極度震撼
    所以，研究者認為，大約在宇宙大爆炸發生後5億年，宇宙中就已經有伽馬射線暴的存在了，這次在發現的134億光年外的伽馬射線暴卻刷新了科學家們的認知，因為它將宇宙中第一次出現伽馬射線暴的時間，足足提前了1億年。研究認為，一般當大質量的恆星走向死亡的時候，通過超新星爆發，它會釋放出超強的伽馬射線暴，此外，如果是中子星或者是黑洞的合併，也都有可能會導致伽馬射線暴的產生。