距離我們大約90億光年的一個星系
這個星系,是伽馬射線暴GRB 151229A的宿主星系。
2022年7月,通過對這些星系的觀測,天文學家對伽馬射線暴的一個子類,短暴,是有了新的了解。
大家好,我是騰寶,這期我們就來談談,伽馬射線暴的發現史以及最近研究。
發現史
伽馬射線暴可以說是即宇宙大爆炸之後,釋放能量最高,最有活力的一種爆發。
人們首次注意到這種爆發,是在1967年。
當時是由美國發射的一種名叫VELA 衛星的探測器,探測到。
VELA 衛星
這種探測器的本意,是為了探測來自核武器爆發所釋放的伽馬射線。
因為在上世紀五六十年代,隨著人類對原子能的了解,進而製造出核武器之後,各國都在相繼研究核武器,並在地球進行引爆實驗。
這種大規模的引爆實驗,對地球的危害難以估計。
所以,1963年8月5日,美國,前蘇聯以及英國,在莫斯科簽署了一份合約,合約內容就是,有關禁止在大氣層,外層空間以及水下,進行核武器實驗。
之後,其他各國也相繼簽署這份條約。
但簽署之後,美國並不放心,所以他們是開發了一種,專門檢測核爆發的探測器來監視其他國的遵守情況。
這種探測器,便是我們之前說的,VeLa衛星探測器。
VeLa衛星可以檢測到核武器爆發所釋放的高能輻射,比如,伽馬射線。
在1967年7月2日,VeLa 3和4號探測器,是探測到了,不同於任何核武器的伽馬閃光,當時沒有人知道,它們是從哪而來。
之後經過更多的數據,人們是證實,這些伽馬閃光,不是來自地球以及太陽。
它們來自於宇宙空間。
但具體是來自於什麼地方,當時無從知曉。
因為確定這些伽馬閃光的具體位置,不是一件易事,閃光從發生到消失,稍縱即逝,所以研究人員很難找到,它們的光學對應物。
直到1997年。
1997年2月8日,由義大利和荷蘭發射的一個探測X射線的探測器,是追蹤到了一個編號為GRB 970228的伽馬射線暴的,起源方向,根據這個方向,天文學家是終於識別到了,它的光學對應物。
GRB 970228
但這距第一次發現伽馬射線暴,已過了30年。
在那30年間,人們一直懷疑,這些明亮的伽馬閃光,是來自於銀河系內,因為閃光的能量很高,所以它距我們應該不是很遠,可當第一次看到它的光學對應物時,天文學家震驚了!
因為它竟不在銀河系內,它是來自銀河系之外的,一個遙遠的星系,但距離我們有多遠,由於星系太過微弱,所以無法確定。
直到同年的5月。
一個編號為GRB 970508的伽馬射線暴,是給出了驚人的答案,這次的伽馬射線暴,天文學家同樣是確定到了它的光學對應物,並且,根據這次的光學對應物,天文學家測出了它距我們的距離,它是遠在60億多光年。
GRB 970508
這是人類第一次準確的,確定伽馬射線暴的距離。
無法想像,這到底是怎樣的爆發,即使遠在60億光年的我們,都可以探測到,如此驚人的能量。
形成猜測
天文學家首先想到的是,恆星的爆發,超新星爆發。
但超新星的爆發也達不到這個級別呀。
除非,它將所有爆發的能量,都集中到一起。
我們知道哈,超新星的爆發是一個擴散的形式,它的能量是向四周各個方向釋放。
超新星
所以如果,把這些四散的能量集中起來,形成如同光束這樣的形式,那麼,當這樣被集中的能量指向我們時,便可以解釋,如此高能的伽馬閃光。
那要如何才能集中呢。
天文學家認為,這樣的集中,應該是在大質量恆星發生爆發時,才能形成。
因為大質量恆星發生超新星爆發後,其內核,會塌縮為一顆黑洞,那麼當這顆黑洞形成時,它就會有一圈環繞的吸積盤,吸積盤會讓黑洞產生強大的磁場,所以這個時候,磁場就會將這些能量集中到兩極,從而射向宇宙,於是,就有了超高的能量束,伽馬射線暴。
伽馬射線暴形成示意
所以這樣強大的能量爆發,往往也預示著,黑洞的產生,不過後來天文學家認為,形成磁星時,應該也會產生伽馬射線暴。
那事實真的是這樣嗎?
觀測表明,伽馬射線暴的起源,遠比我們想像的,還要複雜。
伽馬射線暴雖然都是明亮的高能閃光,但以持續時間分類的話,天文學家發現,它存在兩個不同的子類,即長於兩秒的爆發和小於兩秒的爆發,也就是我們現在所說的,長暴和短暴。
對長暴的觀測表明,它基本都是來自於星系中。恆星的形成區,這與大質量恆星的超新星爆發理論一致。
長暴基本都在星雲附近
但短暴卻並不是這樣,觀測表明,它與超新星似乎毫無關聯,它可能來自與另一種爆發,千新星。
哈勃觀測到的短爆餘暉,和千新星有關
並且,還和長暴不同的是,觀測到的短暴,大多數都沒有看到宿主星系,它好像是獨自爆發於星際空間。
對此,天文學家提出了兩種可能,一是短暴的宿主星系可能太過微弱,我們無法觀測到;二是,它們可能就是宇宙的流浪者,沒有宿主星系。
千新星指的是緻密天體的合併,像中子星和中子星,或者中子星和黑洞。
中子星碰撞示意
那麼,當它們形成這樣的緻密天體之前,是已經,經歷過了超新星爆發,所以超新星爆發可將它們轟出宿主星系,從而成為流量者,最後呢,在星際空間之中形成短暴。
最近研究(2022年7月)
這次的研究,就是為了了解短爆宿主星系的謎題。
在這次的研究中,研究人員是在100多個短暴中,挑選了31個無主候選者。
他們通過雙子座望遠鏡,凱克天文台,哈勃望遠鏡以及其他強大的望遠鏡聯合觀測,最終是在這看似孤立的31個短暴中,找出了18個宿主星系,這些星系從距我們1.3億光年到100億光年不等,雖然還有13個沒有找到,但這次的研究貌似意味著第一種可能。
我們沒有看到短暴的宿主星系,可能就是因為宿主星系太過微弱。
而不是它們來源於流浪的中子星合併。
那麼這樣的話,短暴的發生可能比預期的更加常見。
這也意味著,早期的宇宙空間,遠比想像的更加危險。
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