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Gamma射線爆曾掃過太陽系,所到之處,探測器紛紛發出響應

2024-08-04科學

一度,一股強勁的Gamma射線輻射脈沖掠過太陽系,軌域衛星配備的Gamma射線探測器均有所反應,天文學家亦憑借強大的望遠鏡針對該事件展開探究。

結果表明,此為具有觀測記錄以來最為明亮的一次Gamma射線暴,依其被發現的日期,科學家把它稱作 GRE 221009A 。

頗為有趣的是,研究人員察覺到在該束Gamma射線上存有諸多謎題,諸如爆發形成的射電波演化極為遲緩,現有的模型全然無法對其進行重現。這表明或許我們的理論存在偏差,抑或其本身就是錯誤的。

Gamma射線乃一種電磁波,波長短,穿透力強,能量高,為原子衰變時所釋放的射線之一。上世紀六十年代,美國發射船帆座衛星,衛星中置有探測Gamma射線的儀器,意在監視中國與前蘇聯的核試驗。1967 年 7 月 2 日,船帆座 3 號與 4 號衛星皆偵測到Gamma射線閃光,然而此現象與任何已知核武器的特征皆不相符。

通常來講,核彈引發的Gamma射線通常極為短暫且劇烈,其爆發時長不及百萬分之一秒。且伴有不穩定的核衰變,輻射呈線性逐步減弱。然而此次發覺的Gamma射線既無強烈的初始光芒,亦無後續輻射的平穩衰減。但在光曲線上,其存在兩個超乎尋常的高峰值。尤為關鍵的是,輻射源自遙遠的宇宙空間,而非地球。

【這就是宇宙中最劇烈的爆炸:Gamma射線暴。】

它們的持續時長通常極為短暫,大約在 0.1 至 1000 秒之間,然而其能量卻極為驚人。例如 1997 年 12 月 14 日觀測到的一次Gamma射線暴,它距地球 120 億光年,持續時間僅為 50 秒,但其釋放的能量等同於整個銀河系 200 年輻射量的總和。

盡管Gamma射線暴首次被發現迄今已逾六十載,然而人們對其知之甚少。通常認為,Gamma射線暴常常發端於超大質素恒星的消亡。2002 年,英國的一個研究小組憑借 XMM - Newton 衛星探測所得數據,尋得了Gamma射線暴與超新星存在關聯的依據。

於較長波長內,研究人員觀測到一些「余輝」。當對Gamma射線暴予以觀測時,會率先察覺到Gamma射線,繼而是 X 射線,而後是紫外線,最終為可見光。此乃超新星光隨時間變化的典型特征。更進一步的研究顯示,在超新星爆炸後的數周或數月間,通常會引發強烈的Gamma射線暴。

引發Gamma射線暴的並非一般的超新星,而是超超新星。該天體僅在沃爾夫 - 拉葉恒星消亡時出現,此恒星質素約為 20 至 30 個太陽質素,其死亡時,質素會縮減約二分之一,從而產生強烈沖擊。

超超新星由此形成後會塌縮為黑洞,並向外噴射物質。當內部噴流強烈撞擊恒星外層物質時,會產生極高溫度且發射眾多Gamma射線,進而形成Gamma射線暴。隨著噴流距黑洞漸遠,其所遇物質密度漸小,輻射能量也隨之降低,於是便有了前文所述的余輝輻射。

除卻恒星消亡會引發Gamma射線暴外,中子星合並亦會導致Gamma射線暴的產生,然而此類現象的持續時長通常較短,不超30秒。

此次發現的 GRB 221009A 持續時長達 300 秒,極有可能源於超超新星消亡後黑洞誕生之際的爆發。盡管Gamma射線暴的持續時間有限,然而其余輝通常能夠在多種光譜頻段中留存數年。研究人員在搜集相關數據後,察覺到 GRB 221009A 的亮度為有史以來所記錄的最亮Gamma射線暴的 70 倍。

引發Gamma射線暴的恒星距地球約24億光年之遙,故而即便Gamma暴來勢兇猛,對地球及太陽系亦無任何作用。然而,倘若距地球較近的某顆恒星產生Gamma射線暴,那將會給人類帶來何種影響呢?

Gamma射線的波長極短且頻率頗高,故而蘊含極大能量。人體若遭受200至600雷姆的輻射能量,便可能致使體內DNA產生異變,進而引發癌癥。倘若Gamma射線暴於地球周邊形成,並精準地橫掃地球,那麽地球上的一切生命都將面臨淪陷性災難。

據部份科學家推斷,四億年前的奧陶紀生物大滅絕起因於一次Gamma射線暴。此事件致使地球大氣的七成遭到破壞,引發海洋生物鏈出現缺失,最終有百分之七十五的生物在該次大滅絕中步入歷史終結。

然而,Gamma射線暴的殺傷範圍約為50光年,就目前狀況而言,地球50光年範圍內不存在具有重大威脅的超新星。故而在未來數億年乃至上百億年中,地球處於相對安全的狀態。而且,Gamma射線暴一般僅在恒星的南北極產生,即便地球周邊確實出現Gamma暴,地球遭受其沖擊的可能性也極低,我們無需為此擔憂。