迄今最高能量宇宙伽玛射线,伽马射线( 三 )


长伽马射线暴的起源最广为接受的机制是坍缩星模型,在该模型中,一个巨大的、低金属性的快速旋转的恒星的核心在其演化的最后阶段坍塌成黑洞 。靠近恒星核心的物质向中心塌缩并旋转成高密度吸积盘 。这些物质落入黑洞后,沿旋转轴将一对相对论射流射出,这些射流撞击恒星壳,最终穿透恒星表面并以伽马射线方式辐射 。上图:伽马射线暴的坍缩星模型的光度曲线 。
在银河系中,产生长伽马射线爆发的恒星中最接近的类似物可能是沃尔夫-雷耶特恒星,这是一颗非常炽热且质量巨大的恒星,它们将大部分或全部氢释放转换为辐射压力 。Eta Carinae和WR 104被认为是未来可能的伽马射线爆发祖星 。目前尚不清楚银河系中是否有恒星具有产生伽马射线爆发的适当特征 。上图:哈勃太空望远镜拍摄的沃尔夫-雷耶特 (Wolf-Rayet)恒星WR 124及其周围星云的图像 。
这颗恒信是长伽马射线暴祖星的候选者 。大质量恒星模型可能无法解释所有类型的伽马射线爆发 。有充分的证据表明,在没有恒星形成且没有大质量恒星的系统中会发生一些短时间的伽马射线爆发,例如椭圆星系和星系晕 。对于大多数短伽玛射线爆发的起源,较受欢迎的理论是由两个中子星组成的双星系统的合并 。根据该模型,双星中的两颗恒星彼此缓慢旋转,因重力辐射释放能量直到潮汐力突然将中子星撕裂,它们坍塌成一个黑洞 。
物质落入新的黑洞中会产生吸积盘并释放出一股能量,之后的过程类似于坍缩星模型 。GRB 190114C的成因要达到GRB 190114C这种级别的能量,必须从一颗坍塌的恒星以光速的99.999%发射物质 。然后,这种物质被迫通过环绕恒星的气体,从而引发冲击,进而产生伽马射线爆发 。科学家第一次从这个特殊的爆发中观察到极高能的伽马射线 。
上图:坍缩星喷出的相对论喷流(其中一极) 。一些地面和空间天文台已经着手研究GRB 190114C 。使用NASA/ESA哈勃太空望远镜为欧洲天文学家提供了观察时间,以观察伽马射线爆发,研究其环境并查明这种极端辐射是如何产生的哈勃望远镜的观察表明,这一特殊爆发是在非常密集的星系环境中发生的,就在50亿光年远的明亮星系中间 。
这很不寻常,这可能是它发出如此异常强大的伽马射线暴的原因 。天文学家使用NASA/ESA哈勃太空望远镜,欧洲南方天文台的超大型望远镜和阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列来研究该GRB的宿主星系 。哈勃的广角相机3对研究由一对紧密相互作用的星系组成的宿主系统的环境特性是否可能有助于产生如此高能的光子有非常重要的助益 。
此次伽马射线暴发生在一个巨大星系的银核区域内,这个位置非常独特 。这表示比通常观察到的伽马射线暴的发生地点具有更致密的环境,这可能是产生非常高能量的光子至关重要的因素 。上图:伽马射线暴产生的坍缩星模型内部结构 。总结对于今年年初观测到的这一次史上最强的伽马射线暴,科学家还没有确切地解释,到目前为止还没有足够突破性的研究结论展现给世人,我们作为吃瓜群众还是继续啃瓜吧 。
伽马射线的原理是什么,人类什么时候可以掌握?
伽马射线指的是波长短于0.01?(埃米)的电磁波,是法国科学家P.V.维拉尔(Villard,Paul Ulrich)发现的 。在电磁波谱上,比伽马射线的波长稍长一些的便是我们熟知的X光,也就是伦琴射线(波长为0.01埃米~10纳米);波长再长一些的就是紫外线(波长为100~400纳米)以及可见光了 。所以伽马射线、X射线、紫外线,乃至光线、红外线、微波、无线电波从本质上来说,其实统统都是电磁波,其区别无非是波长各不相同而已 。

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