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伽马射线爆曾扫过太阳系,所到之处,探测器纷纷发出响应

2024-08-04科学

一度,一股强劲的伽马射线辐射脉冲掠过太阳系,轨道卫星配备的伽马射线探测器均有所反应,天文学家亦凭借强大的望远镜针对该事件展开探究。

结果表明,此为具有观测记录以来最为明亮的一次伽马射线暴,依其被发现的日期,科学家把它称作 GRE 221009A 。

颇为有趣的是,研究人员察觉到在该束伽马射线上存有诸多谜题,诸如爆发形成的射电波演化极为迟缓,现有的模型全然无法对其进行重现。这表明或许我们的理论存在偏差,抑或其本身就是错误的。

伽马射线乃一种电磁波,波长短,穿透力强,能量高,为原子衰变时所释放的射线之一。上世纪六十年代,美国发射船帆座卫星,卫星中置有探测伽马射线的仪器,意在监视中国与前苏联的核试验。1967 年 7 月 2 日,船帆座 3 号与 4 号卫星皆侦测到伽马射线闪光,然而此现象与任何已知核武器的特征皆不相符。

通常来讲,核弹引发的伽马射线通常极为短暂且剧烈,其爆发时长不及百万分之一秒。且伴有不稳定的核衰变,辐射呈线性逐步减弱。然而此次发觉的伽马射线既无强烈的初始光芒,亦无后续辐射的平稳衰减。但在光曲线上,其存在两个超乎寻常的高峰值。尤为关键的是,辐射源自遥远的宇宙空间,而非地球。

【这就是宇宙中最剧烈的爆炸:伽马射线暴。】

它们的持续时长通常极为短暂,大约在 0.1 至 1000 秒之间,然而其能量却极为惊人。例如 1997 年 12 月 14 日观测到的一次伽马射线暴,它距地球 120 亿光年,持续时间仅为 50 秒,但其释放的能量等同于整个银河系 200 年辐射量的总和。

尽管伽马射线暴首次被发现迄今已逾六十载,然而人们对其知之甚少。通常认为,伽马射线暴常常发端于超大质量恒星的消亡。2002 年,英国的一个研究小组凭借 XMM - Newton 卫星探测所得数据,寻得了伽马射线暴与超新星存在关联的依据。

于较长波长内,研究人员观测到一些「余辉」。当对伽马射线暴予以观测时,会率先察觉到伽马射线,继而是 X 射线,而后是紫外线,最终为可见光。此乃超新星光随时间变化的典型特征。更进一步的研究显示,在超新星爆炸后的数周或数月间,通常会引发强烈的伽马射线暴。

引发伽马射线暴的并非一般的超新星,而是超超新星。该天体仅在沃尔夫 - 拉叶恒星消亡时出现,此恒星质量约为 20 至 30 个太阳质量,其死亡时,质量会缩减约二分之一,从而产生强烈冲击。

超超新星由此形成后会坍缩为黑洞,并向外喷射物质。当内部喷流强烈撞击恒星外层物质时,会产生极高温度且发射众多伽马射线,进而形成伽马射线暴。随着喷流距黑洞渐远,其所遇物质密度渐小,辐射能量也随之降低,于是便有了前文所述的余辉辐射。

除却恒星消亡会引发伽马射线暴外,中子星合并亦会导致伽马射线暴的产生,然而此类现象的持续时长通常较短,不超30秒。

此次发现的 GRB 221009A 持续时长达 300 秒,极有可能源于超超新星消亡后黑洞诞生之际的爆发。尽管伽马射线暴的持续时间有限,然而其余辉通常能够在多种光谱频段中留存数年。研究人员在搜集相关数据后,察觉到 GRB 221009A 的亮度为有史以来所记录的最亮伽马射线暴的 70 倍。

引发伽马射线暴的恒星距地球约24亿光年之遥,故而即便伽马暴来势凶猛,对地球及太阳系亦无任何作用。然而,倘若距地球较近的某颗恒星产生伽马射线暴,那将会给人类带来何种影响呢?

伽马射线的波长极短且频率颇高,故而蕴含极大能量。人体若遭受200至600雷姆的辐射能量,便可能致使体内DNA产生异变,进而引发癌症。倘若伽马射线暴于地球周边形成,并精准地横扫地球,那么地球上的一切生命都将面临毁灭性灾难。

据部分科学家推断,四亿年前的奥陶纪生物大灭绝起因于一次伽马射线暴。此事件致使地球大气的七成遭到破坏,引发海洋生物链出现缺失,最终有百分之七十五的生物在该次大灭绝中步入历史终结。

然而,伽马射线暴的杀伤范围约为50光年,就目前状况而言,地球50光年范围内不存在具有重大威胁的超新星。故而在未来数亿年乃至上百亿年中,地球处于相对安全的状态。而且,伽马射线暴一般仅在恒星的南北极产生,即便地球周边确实出现伽马暴,地球遭受其冲击的可能性也极低,我们无需为此担忧。