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有谁想见识一下的,伽马射线是如何产生

来源:整理 时间:2022-03-26 10:00:42 编辑:科技知识 手机版

有史以来最强大的伽马射线暴的成因是什么

有史以来最强大的伽马射线暴的成因是什么

迄今为止人类观察到的最强大(能量最强)的伽马射线暴是GRB 190114C,能量级别达到1T电子伏(1,000,000,000,000电子伏)。但关于其成因,科学家们仍然在研究之中,结论尚不明朗,基本上是模糊的猜测。上图:GRB 190114C艺术想象图。最强的伽马射线暴简介GRB 190114C是最近才观察到的一次十分引人注目的伽马射线暴,来自一个50亿光年外的星系,最初在2019年1月被检测到。

2019年1月,包括NASA的Swift和Fermi望远镜以及主要大气伽马成像切伦科夫望远镜在内的一系列望远镜检测到了极长且强烈的伽马射线暴(GRB)。探测到的这些伽马射线暴被编号为GRB 190114C,具有迄今为止观察到的最高能量:1T电子伏特——每个光子的能量约为可见光的一万亿倍。这次伽马射线暴产生的光算得上自宇宙大爆炸以来在地球上见到过的最亮的光了。

马射线爆发是宇宙中最强大的爆炸。它们以伽马射线发出大部分能量,这种射线比我们用眼睛看到的可见光强烈许多。长期以来,科学家一直试图观察由伽马射线暴产生的如此高的能量,因此,本次观测结果被认为是高能天体物理学中的一个里程碑。上图:哈勃望远镜2013年观测到的一次伽马射线暴伽马射线暴的一般成因一些长伽玛射线暴与超新星有关(GRB 190114C就是一次长伽马射线暴),其宿主星系迅速形成恒星这一事实提供了强有力的证据,证明长伽玛射线爆发与大质量恒星有关(大质量恒星才有可能形成超新星事件)。

长伽马射线暴的起源最广为接受的机制是坍缩星模型,在该模型中,一个巨大的、低金属性的快速旋转的恒星的核心在其演化的最后阶段坍塌成黑洞。靠近恒星核心的物质向中心塌缩并旋转成高密度吸积盘。这些物质落入黑洞后,沿旋转轴将一对相对论射流射出,这些射流撞击恒星壳,最终穿透恒星表面并以伽马射线方式辐射。上图:伽马射线暴的坍缩星模型的光度曲线。

在银河系中,产生长伽马射线爆发的恒星中最接近的类似物可能是沃尔夫-雷耶特恒星,这是一颗非常炽热且质量巨大的恒星,它们将大部分或全部氢释放转换为辐射压力。Eta Carinae和WR 104被认为是未来可能的伽马射线爆发祖星。目前尚不清楚银河系中是否有恒星具有产生伽马射线爆发的适当特征。上图:哈勃太空望远镜拍摄的沃尔夫-雷耶特 (Wolf-Rayet)恒星WR 124及其周围星云的图像。

这颗恒信是长伽马射线暴祖星的候选者。大质量恒星模型可能无法解释所有类型的伽马射线爆发。有充分的证据表明,在没有恒星形成且没有大质量恒星的系统中会发生一些短时间的伽马射线爆发,例如椭圆星系和星系晕。对于大多数短伽玛射线爆发的起源,较受欢迎的理论是由两个中子星组成的双星系统的合并。根据该模型,双星中的两颗恒星彼此缓慢旋转,因重力辐射释放能量直到潮汐力突然将中子星撕裂,它们坍塌成一个黑洞。

物质落入新的黑洞中会产生吸积盘并释放出一股能量,之后的过程类似于坍缩星模型。GRB 190114C的成因要达到GRB 190114C这种级别的能量,必须从一颗坍塌的恒星以光速的99.999%发射物质。然后,这种物质被迫通过环绕恒星的气体,从而引发冲击,进而产生伽马射线爆发。科学家第一次从这个特殊的爆发中观察到极高能的伽马射线。

上图:坍缩星喷出的相对论喷流(其中一极)。一些地面和空间天文台已经着手研究GRB 190114C。使用NASA/ESA哈勃太空望远镜为欧洲天文学家提供了观察时间,以观察伽马射线爆发,研究其环境并查明这种极端辐射是如何产生的哈勃望远镜的观察表明,这一特殊爆发是在非常密集的星系环境中发生的,就在50亿光年远的明亮星系中间。

这很不寻常,这可能是它发出如此异常强大的伽马射线暴的原因。天文学家使用NASA/ESA哈勃太空望远镜,欧洲南方天文台的超大型望远镜和阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列来研究该GRB的宿主星系。哈勃的广角相机3对研究由一对紧密相互作用的星系组成的宿主系统的环境特性是否可能有助于产生如此高能的光子有非常重要的助益。

此次伽马射线暴发生在一个巨大星系的银核区域内,这个位置非常独特。这表示比通常观察到的伽马射线暴的发生地点具有更致密的环境,这可能是产生非常高能量的光子至关重要的因素。上图:伽马射线暴产生的坍缩星模型内部结构。总结对于今年年初观测到的这一次史上最强的伽马射线暴,科学家还没有确切地解释,到目前为止还没有足够突破性的研究结论展现给世人,我们作为吃瓜群众还是继续啃瓜吧。

文章TAG:有谁想见识一下的伽马射线是如何产生有谁想见见识

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