研究表明伽馬射線暴確實伴隨著雙星合併

2020-12-08 博科園

博科園:科學科普-天體物理學類

俄勒岡州立大學的研究人員證實,去年秋天兩顆中子星的結合確實導致了一次短暫的伽馬暴。表在《物理評論快報》上的這一發現,代表了天體物理學家對雙中子星合併、引力波和短伽馬射線爆發之間關係的理解的關鍵一步。伽瑪射線暴通常縮寫為GRBs,是電磁波中波長最短的窄束。grb是宇宙中最強大的電磁事件,它發生在地球上數十億光年的範圍內,並且在幾秒鐘內就能像太陽在其生命周期中那樣釋放出大量的能量。GRBs分為兩類,長期和短期。長伽馬暴與大質量恆星的死亡有關,因為它的核心變成了一個黑洞,可以持續幾秒到幾分鐘。

短伽馬射線爆,圖片:Oregon State University

短伽瑪暴被懷疑是由於兩顆中子星的合併而產生的,這也導致了一個新的黑洞——一個超緻密物質的引力強大到連光都無法逃脫的地方。2秒是一個短的GRB的時間框架。中子星一詞是指一顆大恆星在引力作用下坍縮的核心,中子星是已知的最小、密度最大的恆星。據美國國家航空航天局(NASA)稱,中子星的體積如此之大,以至於一顆糖大小的物質的重量超過了10億噸。2017年11月,來自美國和歐洲合作夥伴的科學家宣布,他們發現了一束x射線/伽瑪射線閃光,與引力波爆炸同時發生,隨後又發現了一種名為「基洛諾娃」(kilonova)的新宇宙爆炸發出的可見光。

引力波是時空結構中的一個漣漪,2015年9月首次被探測到,這是物理學和天文學上的一個紅字事件,證實了阿爾伯特·愛因斯坦1915年提出的廣義相對論的一個主要預測。OSU科學學院的理論天體物理學家Davide Lazzati說:在我們對宇宙的理解中,同時探測到來自同一位置的伽馬射線和引力波是一個重要的裡程碑。伽瑪射線可以精確地定位引力波來自哪裡,而來自重力和電磁輻射的綜合信息讓科學家能夠探測到雙星系統,這是史無前例的。然而在Lazzati的最新研究之前,對於探測到的電磁波是「短暫的伽瑪射線爆發,還是短暫的伽瑪射線爆發——後者是一種不同的、較弱的現象——一直是一個懸而未決的問題。

在2017年夏天,Lazzati的理論家團隊發表了一篇論文,預測即使伽瑪射線不是直接指向地球,也可以觀測到與雙星引力發射有關的短伽馬暴。X射線和伽瑪射線是準直的,就像燈塔的光一樣,只有當光束指向地球時才容易被探測到,另一方面,引力波幾乎是各向同性的,總是可以被探測到。各向同性是指向各個方向均勻傳播。我們認為,短伽馬暴與周圍環境的相互作用產生了第二種發射源——繭,這個繭比主光束弱得多,如果主光束指向我們的儀器,它是無法探測到的。然而它可以被探測到附近的爆炸,它的波束指向我們。

在2017年11月的引力波探測之後的幾個月裡,天文學家繼續觀察引力波的來源。在伽馬射線爆發後,更多的輻射出現了:無線電波和x射線,這與典型的短餘輝不同。通常會有一個短暫的爆發,一個明亮的脈衝,明亮的x射線輻射,然後它會隨時間衰減。這個有微弱的伽馬射線脈衝,餘輝很微弱,很快變亮,持續變亮,然後關閉。但當從一個離軸的觀測點觀察時,當沒有盯著飛機的槍管時,這種行為是意料之中的,觀察結果與我們預測的完全一致。有大量的間接證據,這正是我們所期望的離軸射流所能做的事情,也令人信服地證明了雙星合併和短伽馬暴確實是相互關聯的。

博科園-科學科普|參考期刊文獻:物理評論快報|來自:俄勒岡州立大學

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    圖片來源:Studio Gohde 兩顆偶然掠過一個熱帶雷暴的人造衛星給研究人員一次前所未有的觀察地球伽馬射線閃現的機會。地球伽馬射線閃現是一種神秘的高能量現象,於1991年被科學家首次觀測到。 最初,科學家認為這種伽馬射線產生於高海拔地區,不過最近研究人員弄清了這種轉瞬即逝的與閃電有關的爆發的源頭——地球上最具能量的自然電磁輻射巨湧之一 ——位於海拔20千米以下的範圍內,也就是大氣層中大多數天氣發生的區域。
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    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。而瞬時伽馬射線暴持續時間僅有數秒,一般是由雙星系統中兩個中子星合併事件所導致的結果。
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    伽馬射線暴原理示意圖   新浪科技訊 北京時間11月26日消息,據美國《探索》雜誌網站報導,今年4月27日,天文學家們注意到在宇宙深處發生了一次強烈的爆發事件。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。
  • [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。
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    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。
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    據NASA報導,2019年1月,包括雨燕衛星、費米伽馬射線太空望遠鏡以及大型大氣伽馬射線成像切倫科夫望遠鏡在內的一系列設備,在宇宙中觀測到一起超乎想像的伽馬射線暴。當然啦,這確實只是一場伽馬射線暴。那麼,何為伽馬射線暴呢?還得先從伽馬射線說起。學過物理的朋友應該知道,人類肉眼所能感知的可見光只是寬廣的電磁波譜中的極小一部分。電磁波主要包括無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線,而伽馬射線是其中頻率和能量最高的。
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    核心提示:伽馬射線暴是宇宙中最明亮的爆發,它是由遙遠的宇宙中超新星爆發所產生的。近日,天文學家就通過地球上的望遠鏡觀測到了這一震撼性事件。一個名為GRB 090323的爆發源產生的伽馬射線暴不僅照亮了自己所在的主星系,還讓附近的其他星系也明亮了起來。
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    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。
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    1997年曾觀測到的「伽馬射線暴」,距離地球120億光年,在50秒內釋放的能量是整個銀河系200年釋放的能量總和,而1999年發現的另外一起「伽馬射線暴」,其威力是97年的10倍!天文學家們研究發現,在銀河系中心位置,由於恆星數量眾多,那裡也成為「伽馬射線暴」的重災區,在生命還在誕生之初,就有可能被「伽馬射線暴」扼殺在搖籃裡,倒是偏居一偶的地球,很幸運的躲避
  • 最高能量達940億電子伏,最遠在122億光年外的伽馬射線暴!
    只有當我們能夠像在這個目錄中那樣研究大樣本時,才開始了解伽馬射線暴的共同特徵。伽馬射線暴,這是光的最高能量形式,大多數伽馬射線暴發生在某些類型大質量恆星耗盡燃料並坍縮形成新的黑洞時。另一些則發生在兩顆中子星合併時,這兩種災難性的事件都產生了接近光速的粒子噴流。伽馬射線是由高速運動的物質在噴流內部碰撞以及噴流與恆星周圍環境的相互作用產生。天文學家可以通過它們低能伽馬射線的持續時間來區分這兩種伽馬射線。
  • 恆星爆炸產生伽馬射線,高亮的光束中包含著致命核反應
    不過,一項新的研究表明,能夠被核反應輻射到的高亮區域不止光束區域內,而是所有伽馬射線的內部及其周圍都會產生劇烈的核反應,產生著致命的射線。2秒甚至長達數分鐘的長脈衝和持續時間少於2秒的短伽馬射線暴。另一方面,短伽馬射線暴則認為是由完全不同的機制引起的,即兩個中子星的合併產生,雖然這樣的合併事件所產生的能量並沒有超新星爆發那麼強大,但是它們卻在其周圍產生高亮的射線且造成了嚴重的核破壞。
  • 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
    科學家們第一次發現它,是在1967年,當時美國發射的船帆座衛星上,突然檢測到了來自宇宙中的伽馬射線暴現象,不過當時觀測數據並沒有公開,而是一直到了1973年,才第一次對外公布,因為當時美國方面經過了多年的研究後,確認發現的這場神秘的伽馬射線暴,發生的地點並不是在地球上,而是遙遠的宇宙深處。
  • 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。
  • 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
    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。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。
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    在近期的天文事件中,沒有什麼比引力波研究更引人注目了,今年的諾貝爾物理學獎剛剛頒給了三位引力波研究的科學家,然而事情剛過去不過十來天,引力波研究方面又傳來大喜訊!但讓人感到奇怪的是,LIGO與Virgo的三臺探測器在探測到引力波信號GW170817之後的1.7秒,正在太空中巡邏觀察的美國國家航空航天局(NASA)的費米衛星探測到了一個伽馬射線暴GRB170817A,這個伽馬射線暴和這次引力波都是發源於這次的兩個中子星合併事件,但是在時間上的差別又說明伽馬射線暴比引力波的到達晚了1.7秒鐘,愛因斯坦曾預言引力波的速度是光速,實際觀測它也確實和光速一致
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    1999年1月23日,人們捕捉到次最強烈的伽馬射線暴,根據所記錄的數據,在幾秒鐘內,其爆發的能量竟然是銀河系2000年內總星體發出能量的總和。在這幾秒的時間內,爆發源冉現宇宙大爆炸0.001秒後的高溫、高壓與高密狀態。伽馬射線暴爆發時,其射線能直接貫穿太陽系、銀河系,甚至全宇宙,它們風馳電掣,猛烈異常。
  • 伽馬射線暴是「奧陶紀大滅絕」的主要原因之一
    什麼是伽馬射線暴巨大的恆星在生命晚期,燃料耗盡時塌縮爆炸,或者是黑洞和中子星合併產生的,伽馬射線暴是宇宙能量最大的爆炸,它爆炸產生能量比太陽光要強10億兆倍。伽瑪射線暴,第一次是在1973年發現的,過去幾十年,科學家並沒有對伽馬射線暴,為什麼有這麼大的能量作出解釋?
  • 恆星死亡後釋放的「伽馬射線暴」有多可怕?
    ,逐漸發現給行星帶來生命和能量的恆星,可能是宇宙中的最大生命殺手,因為大質量的恆星在走到自己的生命終點後,會引發一場劇烈的爆炸,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。