雨燕

揭秘GRB221009A目前已知最大宇宙

发布时间:2025/3/20 12:58:14   

作为有史以来观察到的最明亮的伽马射线暴,GRBA的行为方式出人意料,可能有助于我们理解它们是如何发生的。

伽马射线暴GRBA被称为有史以来最亮的,是宇宙历史上能量最大的爆炸。我们人类可能永远不会再看到像它这样的爆炸。

科学家们不太确定为什么如此明亮,或者为什么它的二次发射持续了这么久。新的研究表明,这可能与最初的伽玛射线暴与它周围的物质相互作用的方式有关。

了解导致GRBA表现异常的机制将有助于使宇宙变得不那么神秘。

年10月9日,轨道上的天文观测站的辐射探测器记录了一个巨大的能量峰值。他们受到了针对地球的强烈的伽马射线的袭击--这些射线来自于太空深处的某个地方。爆炸不是由外星超级武器引起的。相反,其原因是在宇宙中任何地方观察到的最强大的爆炸。最近发表在《科学进展》上的一篇论文提供了造成这次爆炸的细节。

这个事件被称为GRBA。GRB是伽马射线暴的缩写,是一个大质量恒星坍缩并成为黑洞时发生的事件。在适当的条件下,坍缩产生了非常强大的磁场,将一些坍缩的物质引向恒星的两极,并将这些物质作为两个接近光速的喷射物射出去。这些射流的亮度令人难以置信,在几十亿光年外都可以探测到。

这些射流所释放的能量是巨大的。如果伽玛射线暴发生在地球光年内,并且其射流指向我们,它将蒸发我们的星球。在更大的距离,但在天文尺度上仍然很小,爆炸会使射流击中地球的那一面绝迹。

A号GRB是由24亿光年外的星系中的一颗恒星坍缩引起的--就宇宙距离而言,相对较近。如果考虑到距离,这个GRB被发现是有史以来观察到的最亮的一个,比之前的记录保持者要亮10倍。天文学家们开始称它为最亮的时间。天文学家无法解释为什么这个特殊的爆炸如此明亮,但《科学进展》上的论文提出了一个解释。

10月8日13:16:59UT,轨道卫星探测到了最初的伽马射线爆炸,持续了数百秒。伽马射线爆炸发生在非常遥远的地方,然而它沉积的能量相当于在地球大气层中爆炸了一吨半的TNT炸药。这些能量足以扰乱北欧上空的地球电离层,而且该事件中能量最高的伽马射线比地球上最强大的粒子加速器--大型强子对撞机的碰撞能量还要强烈。

GRB所释放的能量分两个阶段。第一次强烈的伽马射线爆发之后,是一个更长、更慢的发射,涉及广泛的电磁能量从低能量的无线电波到可见光、X射线,以及极高能量的伽马射线。来自GRB的这种较慢的能量发射成分特别神秘。

GRB中最初的伽马射线爆炸来自于恒星的坍缩,而较慢的事件则来自于这些伽马射线与坍缩周围物质的相互作用。伽马射线加热了这些物质,产生了二次发射。

对于大多数GRB来说,二次发射会在短时间内缓慢消退,然后改变其行为并迅速消散。但是这个伽马射线暴是不同的。它的二次发射持续的时间比典型的几小时或少量的几天要长得多。

根据波长的不同,一些电磁辐射持续了一个月或更长时间。(由于GRBA位于银河系的平面内,灰尘遮蔽了GRB的大部分可见光。然而,X射线和无线电波传输得很好)。

科学家们不太确定为什么BOAT如此明亮,或者为什么二次发射持续了这么久。喷气与地球的完美对准可能是这两次观测的原因。

第一股喷流难以摆脱周围的物质。喷流与周围物质的混合通过限制喷流并有效地聚焦它来维持光的发射。因此,射流通过相互作用而被准直,这使得它不能以预期的方式散开。

这颗GRB是人类历史上第一次出现的事件,因其亮度和不寻常的二次发射特征而引人入胜,但它确实是有史以来最亮的吗?

可能不是。在宇宙的历史上,几乎肯定有更亮的伽马射线暴。然而,当天文学家整理众多伽玛射线暴的观测数据,以计算像这样的事件发生的频率时,研究人员估计,预计在地球上可能每0年就能观测到一次,每00年就能观测到一次。

A号GRB可能是整个人类文明中出现的最亮的GRB,只要人类将望远镜转向天空,就会出现这种情况。

这是一个奇特的事件,研究人员预计在我们的有生之年不会再看到这个事件。当我们更好地了解使其发生的机制时,宇宙将变得不那么神秘。

在宇宙中,各种发光、释放能量的事件都可能发生。恒星将轻质元素融合成较重的元素,在这个过程中释放出能量。白矮星从伴星上吸走物质,当物质积累到足够多时,就会触发新星。黑洞以物质为食,将粒子加速到巨大的能量,并将它们发送到整个宇宙。

但是最亮的事件是那些在极短的时间内释放出最大能量的事件。白矮星在Ia型超新星中爆炸,而大质量恒星的核心则在II型超新星中坍塌,这些事件的能量如此之高,可以在一段时间内像几百亿颗恒星一样闪亮。

其潮汐破坏事件、成对不稳定的超新星或中子星合并,可以暂时释放出比超新星爆炸更多的能量。

虽然所有事件中能量最大的是超大质量黑洞的合并,但能量都以引力波的形式被带走了;没有什么"亮度"可言。要想让某样东西变亮,它需要发射电磁辐射。

年,人们观察到了有史以来最亮的爆发,伽马射线爆发GRBB。它的亮度与21个四亿个太阳一样,但只持续了很短的时间。

去年年底,在年10月9日,人们看到了一个新的、距离更近的伽马射线暴,其能量也是超乎想象的。

由于几个科学家团队的惊人努力,刚刚确认了这个新的爆发,GRBA,确实是有史以来最亮的。

大多数伽马射线暴都是由于太空中的观测站而被探测到的,这些观测站经过优化,可以看到伽马射线,其中最早的提示是在低地球轨道上的卫星,如雨燕号和费米号的卫星。

燕子号和费米号都看到了这个显著的伽马射线暴,但他们并不是第一个探测到它的人。

这个爆发是如此强大,以至于它首先被旅行者1号发现,当这个高能量的光第一次到达时,它在太阳系之外。

它被欧空局的盖亚任务探测到,来自距离地球万公里的L2拉格朗日点附近,接下来是欧空局的航天器,一个距离地球6万公里的老式伽玛射线观测站。

费米伽马射线太空望远镜看到了它,这个爆发完全饱和了费米探测器的能力,探测到的光子拥有高达18TeV的能量,甚至比地球上的大型强子对撞机达到的能量还要高。

当爆发经过地球时,它被火星周围轨道飞行器探测到,使其成为第一个在整个太阳系被探测到的伽马射线爆发。

已知的伽马射线暴只有几种不同的发生方式,可以说,最著名的方式并不是最常见的,也没有产生有史以来能量最大的伽马射线暴。伽马射线暴分为两类:长周期的,持续时间超过2秒;短周期的,持续时间低于2秒。

由于伽马射线暴通常只在短时间内发射伽马射线,然后让位于光谱中的X射线、紫外线、光学、红外线和无线电部分的余辉,因此有巨大的机会来观察这些细节。

伽马射线的第一次快速发射被称为"提示"阶段,往往有足够的信息在天空中定位源,使这种后续观测成为可能。

尽管伽马射线暴可能来自两颗中子星的合并,在年的一个著名事件中看到的那样,这类事件几乎总是产生短周期的伽马射线暴。

第一个这样的例外,即中子星-中子星合并导致长周期的伽马射线暴,在年12月才被看到。相比之下,长周期的被认为是由核心塌缩超新星产生的,通常有高度准直的射流。

最发光的核心坍缩超新星可以产生这些射流,而最亮的伽马射线暴被认为是在这些射流直接指向我们时发生的。



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