让科学家起了鸡皮疙瘩:有史以来最强大的伽马射线爆发隐藏的秘密

葫芦科普 2024-07-30 11:17:29

2022年,科学界震惊于一个来自宇宙深处的异常强大信号。这个信号源自有史以来最强大的宇宙爆炸,其强度之大,让所有观测设备都一度失灵。现在,经过深入研究,科学家们终于揭开了这一现象背后的秘密:物质和反物质以接近光速的惊人速度相撞并湮灭,释放出难以想象的巨大能量。

这次宇宙爆炸被称为伽马射线爆发(GRB)。伽马射线爆发是宇宙中最剧烈的能量释放现象之一,通常发生在大质量恒星生命终结时。当这些巨大的恒星耗尽燃料后,它们会迅速坍缩,形成一个新生的黑洞。在这个过程中,大量的伽马射线光被释放出来,形成了我们所观测到的伽马射线爆发。

根据NASA的声明,当这个新生的宇宙巨兽——黑洞——开始吞噬周围的物质时,一部分物质会被以极高的速度抛向相反的方向。这些高速物质形成了强大的能量喷流,穿透垂死恒星的外层,向宇宙深处喷射。如果这些喷流恰好指向地球,我们的太空探测器就有机会捕捉到它们的信号。

2022年10月9日,科学家们检测到了有史以来最亮的伽马射线爆发。这次爆发被亲切地称为"BOAT"(Brightest Of All Time),但其正式名称是GRB 221009A。这次爆发向地球发射了如此大量的伽马射线,以至于环绕地球的所有探测器都被瞬间饱和,包括NASA的尖端设备——费米伽马射线太空望远镜。

爆发的强度如此之大,以至于所有探测器在爆发最剧烈的阶段都被迫停止工作。然而,大约五分钟后,当爆发的强度开始减弱时,探测器重新恢复了功能。就在这时,科学家们捕捉到了一个持续约40秒的特殊能量峰值,其能量高达1200万电子伏特。为了更好地理解这个数字的含义,我们可以将其与可见光的能量进行比较。可见光的能量通常在2到3电子伏特之间,而这次伽马射线爆发的能量峰值则高出了数百万倍。

"当我第一次看到那个信号时,它让我起了鸡皮疙瘩,"荷兰拉德堡德大学和布雷拉天文台的天体物理学家、首席研究员Maria Edvige Ravasio在声明中说。她补充道,尽管科学家们已经研究伽马射线爆发长达50年,但这是他们第一次以如此高的置信度检测到这样的信号。

研究人员认为,这个奇特的能量峰值是电子及其反物质伙伴——正电子——相互碰撞并湮灭的直接证据。通常情况下,当电子和正电子相互湮灭时,它们会释放出约50万电子伏特的能量。但是,这次观测到的能量峰值远远超过了这个数值,达到了惊人的1200万电子伏特。

对于这个巨大的能量差异,研究人员提出了一个令人信服的解释:检测到的喷流正以接近光速的速度朝向地球移动。这种极高速度的运动导致了一种称为"蓝移"的现象,即波长被压缩,从而将波推向更高的能量水平。在电磁波谱中,这相当于向"蓝色"端移动,因此得名"蓝移"。

研究的合著者、意大利国家天体物理研究所(INAF)布雷拉天文台的天体物理学家Om Sharan Salafia在声明中强调了这一发现的重要性。他说:"这种特征只是噪声波动的概率不到五亿分之一。"这意味着,科学家们几乎可以完全确定他们观测到的是一个真实的物理现象,而不是仪器误差或随机波动。

这些新发现不仅证实了科学家们长期以来对伽马射线爆发机制的猜测,还为我们揭示了这些高能喷流内部的混乱环境。尽管科学家们已经观测伽马射线爆发几十年了,但对于它们形成时发生的所有复杂过程,我们仍然知之甚少。这次观测为进一步了解这些极端宇宙现象提供了宝贵的数据。

研究团队的发现于2023年7月25日在著名的《科学》杂志上发表,引起了天文学界的广泛关注。这项研究不仅让我们更接近理解宇宙中最剧烈的能量释放过程,还为未来的高能天体物理研究指明了方向。

伽马射线爆发的研究对于我们理解宇宙的演化和结构至关重要。这些极端事件不仅标志着大质量恒星生命的终结,还可能在宇宙早期扮演了重要角色,影响了星系的形成和演化。通过研究像GRB 221009A这样的超强伽马射线爆发,科学家们希望能够更好地理解宇宙中最极端的物理过程,以及这些过程如何塑造了我们所观测到的宇宙。

随着观测技术的不断进步和更多数据的积累,科学家们有望在未来几年内对伽马射线爆发有更深入的了解。这可能包括更精确地测量喷流的速度和组成,以及更好地理解黑洞形成的过程。这些研究不仅有助于推进天体物理学,还可能对基础物理学产生深远影响,特别是在极端条件下的物质行为方面。

GRB 221009A的发现再次证明,宇宙总是能给我们带来惊喜。即使在我们认为已经了解的现象中,仍然隐藏着无数秘密等待我们去揭示。每一次新的发现都在推动我们的知识边界向前迈进,让我们对宇宙的理解变得更加深刻和全面。

0 阅读:23

葫芦科普

简介:来自星星的小胖子