带你看宇宙中不一样的\＂烟火\＂:伽马射线暴【每日科技网】伽马射线暴

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伽马射线暴，简称伽马暴，是宇宙中一种持续几毫秒到几千秒的高能伽玛射线爆发现象。伽马暴是整个宇宙中除创生宇宙的宇宙大爆炸之外，最为剧烈的能量爆发。在其刚刚爆发的时候，其亮度甚至能照亮整个宇宙。

发现伽马射线暴

冷战时期，美国为监测苏联可能进行的秘密核试验而发射了一系列被称为“Vela(取西班牙语中“巡逻者”之意)”的卫星。令科学家们没有想到的是，这项原本纯粹的军事行动开启了一个天文学研究的新分支。1967年7月，Vela 4和Vela 3卫星突然发现一个不同于任何已知核爆信号的伽马射线爆发，这引起了科学家们的注意。随后上天的“Vela”卫星又陆续发现一批伽马射线爆发;在排除地球和太阳起源的那部分后，得到了16个来自太阳系外的爆发。

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刹那闪耀:亮如银河

伽马暴可以在数秒的时间内就能够释放出太阳一生所燃烧的能量，是已知宇宙中除“大爆炸”以外最猛烈的爆发，其亮度非常惊人。例如1997年12月14日观测到的一次伽马暴，距离地球约120亿光年，它在爆发的50秒内就释放出了相当于整个银河系200年释放的辐射能量总和，它在爆发的最初一、二秒内，照亮了几乎整个宇宙。

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大部分伽马暴的持续时间非常短暂，一般在几毫秒到几千秒之间;对于科研人员来说，测定它们与地球间的距离并非易事。世界上曾有多颗高能天文卫星可用于监测宇宙中的伽马暴，如日本的Ginga，美国的CGRO和意荷合作发射的BeppoSAX等。目前还在工作的主流探测仪器有雨燕(Swift)和Fermi伽马射线望远镜等。科学家已经通过这些卫星和其它地基或空间望远镜，逐渐建立起搜寻和测定伽马暴距离和方位的研究系统。

长暴与短暴

伽马暴发生时，其产生的能量会超过周围区域任何以其它形式释放的能量。但在短时间内，这些能量迅速衰变，最终消失在宇宙背景辐射的噪声中。伽马暴的持续时间长可达上千秒，短则只有几毫秒;并且根据持续时间，伽马暴可以分为两类-长暴和短暴。而据推测，这两类伽马暴产生的原因也不相同。

能量之源:磁星与黑洞-吸积盘

长暴通常会随着超新星爆炸而产生，因为超新星爆发时或爆发后瞬间内部可能会形成快速自旋的中子星或者黑洞-吸积盘系统。其中一些中子星具有超强的磁场，因此这种中子星又被形象地称为“磁星”。其不断释放高能电磁辐射，以伽马射线和X射线为主。

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例如:天文学家观测到超长伽玛暴GRB 111209A，有人认为它晚期的亮度演化，可能由一个超新星引起，这个超新星被命名为 SN 2011kl。根据一些学者的分析，SN 2011kl的辐射能量并非来自恒星的常规放射性衰变，而来自一个拥有强大磁场的快速旋转磁星。

与长暴有关的黑洞吸积盘有两个起源:大质量恒星爆发之后，中央形成黑洞，回落的物质形成吸积盘;或者大质量黑洞俘获恒星，将恒星撕碎为吸积盘物质。这两种情况下，黑洞都会吞噬吸积盘物质，形成喷流，喷流中产生伽马暴。换言之，大部分长暴产生的可能原因就是大质量恒星的死亡及一些源自黑洞潮汐瓦解的事件。

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另外一类伽马暴是短暴，持续时长不足2秒，目前观测到的伽马暴约三分之一属于此类。科学家推测，短暴可能由中子星与中子星，或中子星与黑洞的合并而触发。因为两个天体的碰撞并合会在极短时间内形成极其强大的磁场，变成一个超强的粒子加速器，给天体中的物质赋予极大的能量而喷射出去，从而引发伽马暴。

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伽马暴与地球

原则上来讲，伽马暴的能量如此之大，足以对地球构成威胁，万幸的是目前所知的伽马暴都发生在宇宙中非常遥远的地方，其辐射到达地球时已经微乎其微了。然而，一旦银河系附近甚至内部出现伽马暴，其高剂量的辐射必定会对地球及其大气产生巨大的影响。

幸运的是这种情况也是不多见的，据观测统计，超新星只有极少一部分能够伴随伽玛暴，而每100次伽玛暴中，仅有不到1次的辐射会指向地球方向。

据科学家推算，地球在过去50亿年间遭遇一次致命伽马暴事件的概率达到90%，过去5亿年遭遇的概率也有50%。因此也有科学家认为，地球4.4亿年前的生物大灭绝极有可能与超新星爆发产生的伽马暴有着密切的关系。彼时地球的磁场和大气不及现在稳定，因此对辐射的抵御十分有限，因此伽马暴的大剂量辐射导致了4.4亿年前在近水生活的三叶虫的灭绝是比较有说服力的。

如此看来，地球似乎仍处在可能的危险之中，当伽马暴发生在距地球3000光年以内时，人类的生活将受到影响，当发生距离缩短到500光年时，地球上的所有植物将遭到严重破坏，食物链将会瓦解。不过俄亥俄州立大学的研究人员给我们带来了令人放心的消息:超新星爆发及其伴随产生的伽马暴通常发生于那些处于演化早期、尚有许多超大质量恒星存在的星系，而银河系已经是一个演化相对“成熟”的星系了，因而我们拥有一个非常安全的居住环境。同时，在可预见的未来，可能会形成超新星并产生伽马暴的恒星也都位于远离地球的位置，这对于天文研究或许并非乐事，但却是地球和人类的福音。

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