伽玛射线暴-1

Lv.17伽马射线

天文竞赛及格

伽玛射线暴（Gamma Ray Burst,缩写GRB），又称伽玛暴，是来自天空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，持续时间在0.1-1000秒，辐射主要集中在0.1-100 MeV的能段。伽玛暴发现于1967年，数十年来，人们对其本质了解得还不很清楚，但基本可以确定是发生在宇宙学尺度上的恒星级天体中的爆发过程。伽玛暴是目前天文学中最活跃的研究领域之一，曾在1997年和1999年两度被美国《科学》杂志评为年度十大科技进展之列。伽马射线暴是宇宙中发生的最剧烈的爆炸，理论上是巨大恒星在燃料耗尽时塌缩爆炸或者两颗邻近的致密星体（黑洞或中子星）合并而产生的。伽马射线暴短至千分之一秒，长则数小时，会在短时间内释放出巨大能量。如果与太阳相比，它在几分钟内释放的能量相当于万亿年太阳光的总和，其发射的单个光子能量通常是典型太阳光的几十万倍。中文名伽马射线暴外文名Gamma Ray Burst所属学科天文学别名伽玛暴特点宇宙中发生的最剧烈的爆炸成因在大质量恒星演化为黑洞的过程中产生的缩写G.R.B.研究历史 20世纪60年代，美国发射了船帆座卫星，上面安装有监测伽玛射线的仪器，用于监视苏联和中国进行核试验时产生的大量伽玛射线。1967年这颗卫星发现了来自宇宙空间的伽玛射线突然增强，随即又快速减弱的现象，这种现象是随机发生的，大约每天发生一到两次，强度可以超过全天伽玛射线的总和，并且来源不是在地球上，而是宇宙空间。由于保密的原因，关于伽玛射线暴的首批观测资料直到1973年才发表，并很快得到了苏联Konus卫星的证实。

由于伽玛暴的持续时间非常短暂，而且方向不好确定，起初对伽玛暴的研究进展十分缓慢，连距离这样的基本物理量都难以测定，1980年，基于Ginga卫星的观测结果，许多人相信伽玛射线暴是发生银河系中的一种现象，成因与中子星有关，并围绕中子星建立起数百个模型。20世纪80年代中期，美籍波兰裔天文学家玻丹·帕琴斯基提出，伽玛射线暴发生在银河系外，是位于宇宙学距离上的遥远天体，然而这种观点并没有得到普遍认可。

1991年美国发射了康普顿伽玛射线天文台（CGRO），这颗卫星的八个角上安装了八台同样的仪器BASTE，能够定出伽玛射线暴的方向，精度大约为几度，几年时间里，对3000余个伽玛暴的系统巡天发现，伽玛射线暴在天空中的分布是各向同性的，支持了伽玛射线暴是发生在遥远的宇宙学尺度上的观点，并且引发了帕钦斯基与另一位持相反观点的科学家拉姆的大辩论。

如果伽玛射线暴确实位于宇宙学尺度上，那么由它的亮度可以推断，伽玛暴必定具有非常巨大的能量，往往在几秒时间里释放出的能量就相当于几百个太阳一生中所释放出的能量总和，是人们已知的宇宙中最猛烈的爆发，例如1997年12月14日发生的一次伽玛暴，距地球120亿光年，在爆发后一两秒内，其亮度就与除它以外的整个宇宙一样明亮，它在50秒内释放出的能量相当于银河系200年的总辐射能量，比超新星爆发还要大几百倍。在它附近的几百千米范围内，再现了宇宙大爆炸后千分之一秒时的高温高密情形。而1999年1月23日发生的一次伽玛暴比这还要猛烈十倍。

1996年，意大利和荷兰合作发射了BeppoSAX卫星，这颗卫星能够准确地测定伽玛射线暴的方位，定位精度约为50角秒，这就为地面上的望远镜在伽玛暴未消逝之前寻找其光学对应体提供了强有力的支持。在它的帮助下，天文学家们率先发现了1997年2月28日爆发的一个伽玛暴的光学对应体，称为伽玛暴的“光学余辉”，后来又陆陆续续地发现了数个类似的余辉，不仅有可见光波段的，也有射电波段，X射线波段，并且还证认出了伽玛暴的宿主星系，对宿主星系红移的观测证实，伽玛暴远在银河系以外，是宇宙学距离上的天体，余辉的发现使人们能够在伽玛暴发生后数月甚至数年的时间里对其进行持续观测，大大推动了伽玛暴的研究。

物理发现

伽马射线暴是1967年美国Vela卫星在核爆炸监测过程中由克莱贝萨德尔(Klebesadel)等人无意中发现的。

恒星的诞生和老恒星的死亡是联系在一起的。超大质量恒星迅速老化、爆炸，散发出的星际尘埃快速充斥于星云之中，超大质量爆炸产生的新物质也被喷发进星云之中，星云密度变得很大，孕育新的恒星诞生。在充斥着星际尘埃的星系，大量的恒星生死轮回正在发生着。由于恒星形成于星际尘埃区域，可推测包裹黑暗伽马射线暴的尘埃团可能是孕育恒星的诞生之地。

冷战时期，美国发射了一系列的军事卫星来监测全球的核爆炸试验，在这些卫星上安装有伽马射线探测器，用于监视核爆炸所产生的大量的高能射线。侦察卫星在1967年发现了来自浩瀚宇宙空间的伽马射线在短时间内突然增强的现象，人们称之为“伽马射线暴”。由于军事保密等因素，这个发现直到1973年才公布出来。这是一种让天文学家感到困惑的现象：一些伽马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。一次伽马射线暴的“亮度”相当于全天所有伽马射线源“亮度”的总和。随后，不断有高能天文卫星对伽马射线暴进行监视，差不多每天都能观测到一两次的伽马射线暴。至今人们已经观测到了2000多个伽马暴。

具体分类

伽玛暴有两类，短暴（小于2秒）与长暴（大于2秒）。

长暴被普遍认为是“超新星的类似物”，标志着50至100倍于太阳的恒星的毁灭性爆发。当这样一颗庞大的恒星爆炸时，它会留下一个黑洞，并将这一信息以伽玛射线的形式扫过宇宙。内在的物理机制首先由加州大学的物理学家StanWoosley博士提出并发展成形，而他的“坍缩星”模型被认为是解释长暴的主流理论。

短暴更为让人迷惑。它们的起落时间非常短，不会是超新星，而爆发的能量并不足以构成恒星的爆发。许多研究者认为，它们是由超致密的中子星（可能也是中子星与黑洞）碰撞产生的。两种情况都会产生另一个黑洞。然而陪审团仍旧缺席，而研讨会上的辩论必然是活跃的。

现象研究

伽马射线暴，又称伽玛暴，是宇宙中威力Z大的射线，它一般由垂死超新星爆发时产生。伽马射线是原子核能级跃迁退激时释放出的射线，本质上是波长短于0.01埃的电磁波，有时黑洞在吃饱后也会顺带打个嗝抛出几道伽马射线暴来。人眼是看不到伽马射线的，但是运转在轨道上的卫星能。如果将肉眼可见光频率调成全频的话，你会在夜空中看到很多一闪一闪的点，这就是从遥远的空间发射来的伽马射线暴，只不过因为太过遥远对地球已经没有太大的威胁。

伽马射线暴（GRBs）可以分为两种截然不同的类型，长久以来，天文学家们一直怀疑它们是由两种不同的原因产生的。更常见的长伽马暴（持续2秒到几分钟不等）差不多已经被解释清楚了。在此图景中，它们是在一颗高温、超大质量的沃尔夫·拉叶星（Wolf-Rayet star）坍缩形成黑洞时产生的。虽然短伽马射线暴一瞬即逝，自2011年在“雨燕望远镜”每年可以捕捉到10次短伽马射线暴，为我们的研究提供了非常宝贵的资料来源。我们的研究认为，短伽马射线暴可能来源于一个双星体系的两颗恒星的合并以及一个黑洞的同时产生。伽马射线暴的能源机制至今依然远未解决，这也是伽马射线暴研究的核心问题。随着技术的进步，人类对宇宙的认识也将更加深入，很多现在看来还是个谜的问题也许未来就会被解决，探索宇宙的奥秘不但是人类追求科学进步的必要，这些谜团的解开也终将会使人类自身受益。

爆发历史

一、星际尘埃吸收伽马射线暴可见光，2009年6月8日，在美国天文学学会会议上美国加州大学伯克利分校丹尼尔－珀利(Daniel Perley)说：“我们相信已经揭开了黑暗伽马射线暴的成因之谜。”他和同事们通过加州帕洛马天文台直径60英寸的望远镜发现“雨燕”探测卫星曾观测的29个伽马射线暴中14个是黑暗的，无法观测到可见光波。他们进一步通过夏威夷凯克天文台的10米望远镜进行观测，结果显示它们并不是完全处于黑暗状态。这14个黑暗伽马射线暴中有3个透出微弱光线，像昏暗的余晖，其余的11个伽马射线暴虽然处于黑暗状态，但是研究小组发现了导致伽马射线暴产生的强烈爆炸所在的星系。这说明这些伽马射线暴产生的星系距离地球不会超过129亿光年，因为这已经接近了人类宇宙观测的极限。而且如果距离超过129亿光年，任何可探测的光波都会发生多普勒红移。