比十億個(gè)太陽還要亮:伽馬射線到底有多恐怖?

在蘇美冷戰(zhàn)時(shí),美國發(fā)射過許多間諜衛(wèi)星,來監(jiān)測蘇聯(lián)的核武器試驗(yàn)。

1967 年 7 月,正是冷戰(zhàn)最激烈的時(shí)候,美國的間諜衛(wèi)星Vela 3 和 4 觀測到一項(xiàng)非同尋常的事——來自外太空衛(wèi)星的高能光子或伽馬射線暴,由于是第一次監(jiān)測到,科學(xué)家都不理解這種奇異的天文現(xiàn)象,只能將其歸類為神秘事件!

后來,在1973 年的一篇文章匯編了十多個(gè)這樣的神秘事件,天文學(xué)家將它們稱為伽馬射線暴。

從那時(shí)起,科學(xué)家試圖了解伽馬射線爆發(fā)事件,對它們的來源展開了辯論。有些人認(rèn)為這種明亮的光源一定就在我們的太陽系附近,不然怎么會(huì)這么亮;有人爭辯說它們處于我們的銀河系中;也有人推測伽馬射線來自更遙遠(yuǎn)的宇宙。

直到在1997 年,一顆名為 BeppoSAX 的荷蘭衛(wèi)星證實(shí)伽馬射線的爆發(fā),起源于數(shù)十億光年之外的河外星系!

這一發(fā)現(xiàn)令人費(fèi)解,經(jīng)過幾十億光年的傳播,還能有如此高的能量!天文學(xué)家意識(shí)到產(chǎn)生伽馬射線暴的事件幾乎強(qiáng)大到難以想象。

也就是說,當(dāng)一顆恒星坍縮和爆炸時(shí),伽馬射線爆發(fā)將釋放出與超新星相同的能量,僅僅需要幾秒鐘或幾分鐘而不是幾周。它們的峰值亮度可以是我們太陽的 1000 億倍,甚至比最亮的超新星還要高 10 億倍。

伽馬射線爆發(fā)有兩種形式,一種是持續(xù)時(shí)間長的,另一種是持續(xù)短的。前者可持續(xù)長達(dá)幾分鐘左右,是質(zhì)量超過太陽質(zhì)量 20 倍的恒星坍縮成黑洞時(shí),以超新星爆發(fā)的形式釋放。

后者僅持續(xù)約 1 秒,是由兩顆中子星合并(或者可能是一顆中子星與一個(gè)黑洞合并)引起的,在 2017年引力波天文臺(tái)探測到中子星合并時(shí),太空望遠(yuǎn)鏡捕捉到了相關(guān)的伽馬射線爆發(fā)。

伽馬射線聚集成流束,以及超高的速度使它們非常耀眼,這意味著我們可以在很遠(yuǎn)的地方看到它們。平均而言,科學(xué)家認(rèn)為在可見宇宙中每天都會(huì)發(fā)生一次可觀測的伽馬射線暴。但是因?yàn)榈厍虻某粞鯇幼柚官ゑR射線到達(dá)地表,所以研究伽馬射線爆發(fā)的唯一方法是從太空觀察它們。

當(dāng)伽馬射線爆發(fā)時(shí),人類要慶幸這些伽馬射線爆發(fā)事件距離地球那么遠(yuǎn)。

如果我們的銀河系中發(fā)生伽馬射線爆發(fā),高能粒子向地球噴涌而來,人類最希望的事情就是自己快速死亡,人類會(huì)希望射線沖破臭氧層并立即將所有東西炸死。

如果距離遠(yuǎn)一點(diǎn)兒,當(dāng)高能粒子沖擊大氣層時(shí),它可能會(huì)導(dǎo)致大氣中的一些氮和氧轉(zhuǎn)化為二氧化亞氮,大氣層會(huì)慢慢變成褐色,地球的生物會(huì)慢慢窒息中毒死亡,這將是一個(gè)緩慢而痛苦的死亡過程。

還記得那場發(fā)生在3.59億年前的泥盆紀(jì)生物大滅絕事件嗎,那是地球上第二次生物大滅絕事件,可能和超新星爆發(fā)有關(guān)。

超新星爆發(fā)能夠同時(shí)產(chǎn)生大量紫外線、X射線和伽馬射線,摧毀地球的大氣層,讓地球的生物裸露在無處不在的宇宙高能粒子下,然后一個(gè)一個(gè)灼燒而死!伽馬射線的產(chǎn)生比超新星有過之而無不及!

當(dāng)然,伽馬射線暴會(huì)在我們理解宇宙中發(fā)揮重要作用。超新星和中子星合并會(huì)產(chǎn)生宇宙的重元素,如金和鉑。伽馬射線暴為分析這些事件產(chǎn)生的殘骸提供了一個(gè)窗口,科學(xué)家可以使用它們來跟蹤宇宙的化學(xué)成分是如何隨時(shí)間變化。

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