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幾秒內(nèi)釋放太陽一生的能量,神秘的伽馬射線暴,究竟有多可怕?

曾經(jīng)有一束強(qiáng)烈的伽馬射線輻射脈沖掃過了太陽系,軌道衛(wèi)星上的伽馬射線探測器紛紛響應(yīng),天文學(xué)家也用強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡對這一事件進(jìn)行了研究。

 

結(jié)果顯示,這是有觀測記錄以來最明亮的一次伽馬射線暴,根據(jù)它的發(fā)現(xiàn)日期,科學(xué)家將它命名為GRE 221009A。有趣的是,研究人員發(fā)現(xiàn)在這束伽馬射線上存在著許多謎團(tuán),比如爆發(fā)產(chǎn)生的射電波演化的非常慢,完全無法用現(xiàn)有的模型復(fù)現(xiàn)。這意味著或許是我們的理論出現(xiàn)了偏差,或者它根本就是錯的。伽馬射線是一種電磁波極短,穿透力很強(qiáng)且攜帶高能量的射線,是原子衰變時會放出的射線之一。上世紀(jì)六十年代,美國發(fā)射了船帆座衛(wèi)星,里面安裝了用于探測伽馬射線的儀器,試圖監(jiān)視中國和前蘇聯(lián)的核試驗。1967年7月2日,船帆座3號和4號衛(wèi)星都監(jiān)測到了伽馬射線閃光,但這和任何已知的核武器特點都不吻合。

 

一般來說,核彈所產(chǎn)生的伽馬射線往往十分短暫而強(qiáng)烈,其爆發(fā)時間不足百萬分之一秒。并且會伴隨著不穩(wěn)定的核衰變,輻射也呈線性慢慢減弱。但這次發(fā)現(xiàn)的伽馬射線沒有強(qiáng)烈的初始閃光,也沒有后續(xù)輻射穩(wěn)定的衰減。不過在光曲線上,它卻有兩個異常高的峰值。最重要的是,輻射來源不是地球,而是遙遠(yuǎn)的宇宙空間。

這就是宇宙中最劇烈的爆炸:伽馬射線暴。

 

它們的持續(xù)時間往往非常短,只有0.1-1000秒左右,但能量卻大的嚇人。比如1997年12月14日發(fā)現(xiàn)的一次伽馬射線暴,它距離地球120億光年遠(yuǎn),持續(xù)時間只有50秒,其釋放的能量卻相當(dāng)于整個銀河系200年的輻射總和。雖然距首次發(fā)現(xiàn)伽馬射線暴已經(jīng)過去六十多年,但人們對它的了解并不多。一般認(rèn)為,伽馬射線暴往往起源于超大質(zhì)量恒星的死亡。2002年,一個來自英國的研究小組利用XMM-Newton衛(wèi)星探測到的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)了伽馬射線暴與超新星有關(guān)的證據(jù)。

 

在較長的波長中,研究人員發(fā)現(xiàn)了一些“余輝”。也就是說當(dāng)我們觀測到伽馬射線暴時,會先識別到伽馬射線,然后是X射線,再到紫外線,最后是可見光。這是超新星典型的光隨時間變化的特征。進(jìn)一步的研究表明,超新星爆炸后的幾周或幾個月內(nèi),往往會產(chǎn)生明亮的伽馬射線暴。

 

能夠引起伽馬射線暴的還不是普通的超新星,而是超超新星。這種天體只會在沃爾夫-拉葉恒星死亡時會誕生,沃爾夫拉葉恒星的質(zhì)量大約相當(dāng)于20到30個太陽,當(dāng)它們死亡時,質(zhì)量將縮小二分之一左右,會獲得強(qiáng)烈的沖擊。由此誕生的超超新星會坍縮成為黑洞,隨后向外噴射物質(zhì)。當(dāng)內(nèi)部的噴流猛烈的撞擊到恒星外層物質(zhì)時,就會產(chǎn)生極高的溫度并發(fā)射大量伽馬射線,形成伽馬射線暴。隨著噴流距離黑洞越來越遠(yuǎn),它遇到的物質(zhì)密度也會越來越小,發(fā)出的輻射能量也隨之變低,就形成了我們前面提到的余輝輻射。

 

除過恒星死亡會產(chǎn)生伽馬射線暴,中子星合并時也會產(chǎn)生伽馬射線暴,不過這類的持續(xù)時間往往更短,不會超過30秒。本次發(fā)現(xiàn)的GRB 221009A持續(xù)時間為300秒,很可能就源自于超超新星死亡后,黑洞誕生時的吶喊。雖然伽馬射線暴的持續(xù)時間,但它的余輝往往可以在不同的光譜頻段上存在好幾年。研究人員收集了相關(guān)數(shù)據(jù)后,發(fā)現(xiàn)GRB 221009A的亮度是有史以來記錄最亮的伽馬射線暴的70倍。

 

引起伽馬射線暴的恒星大約距離地球24億光年遠(yuǎn),所以即便伽馬暴來勢洶洶,也對地球和太陽系沒有任何影響。但假如距離地球不遠(yuǎn)的一顆恒星發(fā)生了伽馬射線暴,會對人類產(chǎn)生什么樣的影響呢?伽馬射線波長很短并且頻率很高,因此有著巨大的能量。當(dāng)人體受到200-600雷姆的輻射能量時,可能就會導(dǎo)致體內(nèi)的DNA發(fā)生變化,最后引起癌癥。假如伽馬射線暴在地球附近產(chǎn)生,并且精確的橫掃過了地球,那么地球上所有的生命都會遭遇滅頂之災(zāi)。

 

有科學(xué)家認(rèn)為,四億年前的奧陶紀(jì)生物大滅絕就源于一次伽馬射線暴。這導(dǎo)致地球上70%的大氣被破壞,致使海洋生物鏈發(fā)生缺失,最后75%的生物在此次大滅絕中走向了歷史終點。

不過伽馬射線暴的殺傷半徑大約為50光年,目前來看,地球50光年的范圍內(nèi)還沒有岌岌可危的超新星。所以在未來的幾億年甚至上百億年,地球都是相對安全的。并且伽馬射線暴通常只出現(xiàn)于恒星的南北極,即使地球周圍真的出現(xiàn)了伽馬暴,地球被擊中的概率也非常低,我們并不用因此憂心。

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