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伽马射线暴是宇宙级的闪光,它们可能拥有更复杂的起源故事

产生于最极端的死亡,

有如昙花,刹那凋零;

那是一场酝酿了许久的狂欢

——伽马射线暴

当一颗恒星死亡时,它留给宇宙的不仅是超新星残骸,最近,雨燕卫星的数据显示,这些宇宙级事件可能藏有更多秘密...

艺术家绘制的伽马射线暴示意图。图片来源:美国宇航局/雨燕卫星/克鲁兹·德·王尔德

伽马射线暴(GRBs)是宇宙中最剧烈的现象之一。

这些事件在冷战时期首次被探测到,它们会在短时间内向我们发射出大量高能光线。

伽马射线暴分为两种类型:持续时间不到两秒的短伽马射线暴和持续数分钟的长伽马射线暴。这两种类型的起源都充满神秘色彩。

短伽马射线暴简称短暴,此前的研究认为,它们可能是由中子星的碰撞或者磁星的强大耀斑引发的。而长伽马射线暴(简称长暴)则是由超新星爆发引起的,但一项新的研究表明,长暴的起源更加多样化。

解释长暴的一个挑战在于它们有着广泛的行为表现。

有些长暴亮度较低,而另一些则极其强大。有些长暴有很长时间的射电光余辉,而有些则几乎没有余辉。

截至目前,一种普遍的观点是,当超新星爆发产生的喷流指向我们时,就会出现强大的伽马射线暴。当喷流没有完全朝向我们时,伽马射线暴的亮度就会变弱。

余辉则可以用高能光线使周围的星际介质电离来解释。

然而,这项新的研究表明,这种观点不足以解释人们所观测到的长暴的多样性。

研究人员的研究基于雨燕卫星收集的观测数据。该卫星已经观测到1600多个伽马射线暴,并测量了其中约500个伽马射线暴的红移。

基于这些数据,研究人员重点研究了雨燕卫星获取的具有良好光变曲线数据的280个伽马射线暴。

由于超新星的光变曲线已经被很好地理解,因此可以用类似的方法对超新星爆发产生的光变曲线进行建模。

科学家们已经知道超新星爆发在一段时间内变亮和变暗是一种怎样的情形。通过将这种情形与伽马射线暴的光变曲线进行比较,科学家们发现其中只有大约一半与超新星爆发模型相符。

这表明长暴并非只有单一的起源。作者认为,其他现象,如黑洞合并、黑洞与中子星或白矮星合并,或许可以解释所观测到的伽马射线暴的多样性。

小编说一说:伽马暴是宇宙中最神秘的闪耀

对宇宙伽马暴的探测开始于上世纪60年代。一开始,人们并不清楚它们是如何形成的,产生的源头在哪里。

经过一段时间的研究,科学家们认识到,伽马暴是一种波长短,穿透性强的电磁辐射,来自于宇宙中最剧烈的天体爆发现象。

伽马暴有短暴和长暴之别。大致上说,持续不到2秒的伽马暴被认为是短暴(short duration),它们有可能是非常致密的中子星在碰撞融合时产生的。天文学家们还指出,如果一个双恒星系统中有一颗中子星,两星之间的相互作用也会导致碰撞的发生,而这样的碰撞也容易产生短暴。

相对于短暴而言,长暴可持续2秒以上,人们一直认为,它们很可能来自于一种超大质量的恒星在它死亡时发生的大爆炸。

不过,这项新研究表明,其他现象,如黑洞合并、黑洞与中子星或白矮星合并,可能也能产生长暴。

研究伽马暴,“雨燕”卫星是非常先进而灵活的观测者,它可从伽马射线、X射线、紫外线和可见光四个方面研究伽马暴和它的余辉。

2018年,美国宇航局将这颗名为“雨燕γ射线暴任务”(Swift Gamma-Ray Burst Mission)的探测卫星更名为“尼尔.格雷尔斯雨燕天文台”(Neil Gehrels Swift Observatory)。

本文部分文字材料源自本人此前的作品

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