证实双中子星并合直接产物不一定是黑洞,研究历史

作者:绿杨
一、神秘闪光
鸟巢别墅二楼大厅的阳台是个很大很漂亮的水泥平台,四周栽着棕榈树,护栏上攀着藤蔓,正面一无遮拦地对着浩瀚无边的地中海。一个黄昏,别墅的主人鲁文基教授正躺在阳台上的一把躺椅上,半睁着眼望着夜空的繁星,回忆着过去驰骋太空那种叱咤风云的日子。
退休之后老教授已不作系统的科学研究了,所以他的助手梅丽也就只剩下照料老教授生活的活儿。此刻因为无事可做,她便把教授的1支12公分的望远镜拖出来,随意地对着夜空观看星星,中意时便拍下照片。
今晚的夜空分外明朗透彻,淡淡的银河斜斜地穿过天鹰座和人马座,直落南天的海平线。

4月10日21时,天文学家公布了人类史上首张黑洞照片。该黑洞位于距离地球非常遥远的M87星系,其质量非常巨大,大约是太阳质量的35-65亿倍。然而,宇宙中还存在着大量恒星级的黑洞。天文学界认为,这类恒星级的黑洞一般来源于大质量恒星演化到末期的剧烈塌缩或两个致密天体的并合过程。后者则伴随着短伽玛射线暴和引力波的暴发,是近年来多信使天文学研究的重点。

伽马射线暴是1967年美国Vela卫星在核爆炸监测过程中由克莱贝萨德尔(Klebesadel)等人无意中发现的。

银河的左边是摩羯座,这个不起眼的星座勾起了老教授一件极不愉快的回忆。几年前他计算出人们寻找了两个世纪之久的太阳系的第10大行星,应该于某一时刻循黄道进入摩羯座,这是捕获它的最佳时机。但他没有时间亲自完成这一壮举,于是便把计算结果告诉了比他年轻的天文学家巴恩斯,让他去取得这一荣誉。没想到巴恩斯不但不信,还奚落了老教授一番。教授对此至今仍怨气未消。

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20世纪60年代,美国发射了船帆座卫星,上面安装有监测伽玛射线的仪器,用于监视苏联和中国进行核试验时产生的大量伽玛射线。

偏巧今天这个巴恩斯忽然发来一份急传,说有要务商讨。鲁文基旧怨未泯,吩咐梅丽不准复电。此时他望着摩羯座,火气又冒上来,浑身燥热。看见梅丽玩得高兴,他不悦地说:“大热天不坐着歇凉拍什么照片!相纸不要钱买么?”
“这也碍着你了,真对不起啦!”梅丽半真半假回了一句。她知道教授不是心疼相纸,是什么事不高兴了。她赶紧收起照片给教授泡了杯茶,在他旁边坐下,免得他再唠叨。一会儿,见他平静下来,她试探着问:“教授,明天就回巴恩斯一个话吧,人家毕竟是宇宙协会主任,不理不睬总是不礼貌呀。”
“哼,这主任是几品官?指使起我来了。‘有要务商讨’!有难题想问,也不说一声请教。不理他。”鲁文基一说起又是气恼。
梅丽不再做声,低头用电筒照着相片看。
教授随口问:“照的什么?”
“人马座那个神秘的暗区。”
“我说你成不了气候嘛。科学上只有已知和未知,不存在神秘这个词。”
“我本来就不想成什么家,你真爱挑剔。哎,教授,暗区应该没有星星,怎么会有光点?”
“是轨道卫星吧,现在天上多的是。”
“有一大把呀,还有个三角形的。”
“那就是轨道上的什么碎片。”
“不是。这电筒光暗,你跟我到屋里去看看。”梅丽将老头拽起来,回到大厅,还给他拿来眼镜和放大镜。
“唉,你真是,有什么看头!”教授嘀咕着架上眼镜,“凭你还能发现什么希罕——”老头子突然噤口,直着眼盯了片刻,“快,再拍一张看看!”
第二张照片上三角形光斑消失了,小光点却更多,有的在暗区之外了。教授紧张地说:“电子暴雨!梅丽,今晚就得搞搞清楚,说不定有大事哪。”
“什么电子暴雨?是暗区里发生什么了吗?”
“不,和暗区没有关系,这是太空中的宇宙射线之类的高能粒子击中大气层上空的原子所发的光。”教授紧张地整理起思路来,“但是,这种情况平时是不容易观察到的。为什么现在突然这样密集,撞击能量这样高,以至只用普通的小望远镜就能拍摄到它?不可思议,辐射的能量一定大得异乎寻常……”这后面的话近乎自言自语了。
梅丽插嘴道:“说不定是某国在试爆核弹或别的秘密武器。”
“不像。”教授大摇其头,“不论什么武器爆炸,其能量是瞬间抛射出来的,很快就衰减下来。可我们这两张照片相隔有半个小时,辐射强度却丝毫未见减弱。这种高能辐射是持续的,人类目前还做不到。”
“那么辐射源是不是中子星、类星体之类……”
“蠢话!那么远的天体,辐射到这里早就散开了,这是个很近的辐射源。来,我们先搞清楚,辐射是局部的呢还是大范围的。梅丽,凡是在阳台上能看到的天空都给我拍下来,每张相片曝光20分钟。”
“我的天,这不是要拍到天亮了?”梅丽坐着不动,“教授,很近的辐射源,又那么强大,你看是个什么东西?”

XT2的X射线特征光变曲线及其相对寄主星系的位置( Xue et al. , 2019, Nature
568,198 )双中子星并合后的直接产物是否仅是黑洞?一直以来尚无定论。

1967年这颗卫星发现了来自宇宙空间的伽玛射线突然增强,随即又快速减弱的现象,

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在近日《自然》杂志发表的一篇题为《A magnetarpowered X-ray transient as
the aftermath of a binary neutron-star
merger》(双中子星并合形成的磁星所驱动的X射线暂现源)的文章中,南京大学天文与空间科学学院的罗斌教授和张彬彬副教授共同参与了这一项发现,首次证实了双中子星并合可以形成磁星,并发现了该磁星所驱动的X射线短时标辐射。由钱德拉空间X射线卫星观测到的暂现源称为“X射线暂现源”,其主要辐射波段为X射线。该X射线源持续时间大约为数小时,并呈现理论预期的平台形状并过渡到下降阶段的光变曲线。

“别的都不能解释,除了——没时间跟你噜嗦,快干活去!”
梅丽嘟着嘴道:“那你先讲清楚那是什么玩意儿吧。”
教授瞪了他一下,无奈地说:“好吧,你可别被吓得晕倒了——除非有个黑洞在冲过来,别的东西决没有那么大的能量!”
二、沉重的未知数
宇宙协会的会议室里,巴恩斯教授和他的十几个智囊人物的马拉松会议开了快6个钟头了。屋里烟雾弥漫,大圆桌上堆满了图表和照片。时间不多了,巴恩斯看看表,半小时后他必须再次向联合国秘书长作出口头报告,而且观点必须比较明确,不能再含含糊糊了。
巴恩斯教授新任宇宙协会主任不久,便碰上这么重大的事件,感到这副担子太沉重,几乎挑不起来。他望望在座的十几位科学家,他们是从各地的大学、研究机构或天文台紧急召集起来的。他们一来便夜以继日地投入演算和研究,但问题却远未解决:差不多每个人都有不同的结论,甚至一个人就提出两种可能的见解,巴恩斯自然也有自己的看法,但否定的意见太多,而且反驳也确实有理。他叹口气,打个让众人安静下来的手势,缓缓地说:“看来今天我们还不能对怪异的伽玛射线源作出最后的解释。时间太匆促了,我们手里还没有足够资料来做出结论。但至少我们仍然前进了一步,在几个重要的问题上取得一致认识,或者说没有大的分歧。我来归纳一下,看诸位是否有异议。首先,一星期以来地球遭到异乎寻常的伽玛射线和X射线的连续辐射,其强度超过近50年来平均值的10倍以上,而且还在逐日递增。其次,辐射源是什么,目前虽还没弄清楚,但从理论上说必然是个质量极大的物体。如何?”

产生黑洞的过程是天体物理研究的热点问题。此前,主流观点认为,双中子星并合后的直接产物是黑洞。双中子星越靠越近,最终在剧烈碰撞、释放引力波暴之后合二为一,形成一个新的质量更大的致密天体。如果这个新天体的质量超过中子星的质量上限,天体内部物质的压力将难以抗衡星体自身的引力,使得星体迅速坍缩成为一个黑洞。

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这下有人咕噜了一句:“极大这个词含义太模糊,不妨说类似恒星的质量。”可马上又遭到别人反对,说“类似恒星”缺乏根据,还有些人交头接耳,议论纷纷。
巴恩斯提高声音压倒争议,说:“大家分歧很大,只能按我的这么说了。第三点,鉴于辐射如此强烈,递增如此迅速,辐射源离地球不会太远。确切点说,可能在火星轨道前后。”
轰的一下争论又起,有人激动得站起来喊:“这不可能!这样近的距离我们没有看不见的道理!请问,哪个天文台拍到了它呢?”
有人紧接着嚷道:“所以我认为不能排除是个黑洞,现在必须……”
又有人激烈地说:“我们不能丢开引力问题来推论!如果是恒星,它的引力场必然使火星改变运行轨道。黑洞就更不谈了,它会把火星甚至地球都吞噬进去!”
“今天讨论到此为止!”巴恩斯不想重复这些已多次争论过的问题,“各位继续分头研究,碰头时间另行通知。散会。”
在汽车里,巴恩斯苦苦想着怎样向秘书长把情况说得明确些,但是这实在很难,因为辐射源本身这个根本问题就没有搞清楚。会上的各种意见都有道理,但又互相矛盾,这样讨论下去不会有统一的结论的。看来要在更高一个思维层次上来考虑问题才行,可自己已是无能为力了。
他又想,如果能听到鲁文基的看法就好了,这老家伙头脑活得很,学识确也渊博,说不定能力排众议哩。可是,我给他发出了“有要务商讨”的电传,这老头儿理也不理,一定是还念念不忘几年前的那点旧隙,也许只有请秘书长出面才能邀请他来了。对,他来后,能够解决问题再好不过,退休老头子威胁不到我的位置。要是连他也没法,上头和社会也不至于说我庸碌无为了。拿定主意,巴恩斯才觉得如重负卸肩。

但也有学者对此提出质疑。早在2006年,南京大学的戴子高教授等人曾提出另一种观点,关于双中子星并合后的直接产物除了黑洞,还有另外一种可能性,即两个中子星并合成一个质量更大的中子星,一般这类中子星会带有强大的磁场和较快的自转,通常被称为大质量毫秒磁星。但该类磁星是否存在,已有的天文观测一直未曾证实。

这种现象是随机发生的,大约每天发生一到两次,强度可以超过全天伽马射线的总和,并且来源不是在地球上,而是宇宙空间。由于保密的原因,关于伽玛射线暴的首批观测资料直到1973年才发表[4],并很快得到了苏联Konus卫星的证实。

三、到底还是老姜辣
梅丽是快天亮才上床的,但一会儿就起来了。教授关于黑洞的预言使她心神不定,她拿不准老头儿昨晚是不是故意吓唬她的,也想不出如果真的有个黑洞向地球冲来,在灾难发生之前自己该做些什么。
洗漱完毕她来到大厅,发现教授还坐在沙发上冥思,便轻声问:“教授,你没睡觉?”
鲁文基侧过头,说:“我老在想昨夜的事。我猜巴恩斯也是为这‘要务’才要找我‘商讨’的。这个精灵鬼不至于让我去分享他的荣耀,一定是碰到这难题了。”
“我敢打赌,他今天还会来电话或电传的。你就客气点吧,这可不是个人的私事哟。”梅丽直率地说。
教授瞪了她一眼,说:“这样大的事我还能真赌气么?最多说几句话让他听听,要他知道生姜还是老的辣就行了。”
吃早饭的时候,梅丽忍不住又问:“教授,你说有个黑洞冲着地球来了,这话当真的吗?”
“推理嘛!证据当然没有,我手里只有几张照片啊。但我觉得这判断没有错。”
梅丽又问:“那么我们该做点什么准备?总不能坐着等呀。”
“做什么准备?”教授大笑,“如果地球因对撞毁灭,你做什么也没有用。我唯一担心的不是碰撞的结果,而是对撞前所引起的秩序混乱,那才是真正的灾难。若说准备,就趁早买点食物用品,乱起来时不容易买到的。”
屋外像有什么声音,梅丽倾耳细听后,跑到阳台去,片刻又匆匆奔回,急切地说:“有架直升机降在我们草地上了!”
“大概是巴恩斯吧,他可真是‘礼贤下士’呀。”教授泰然地说。
果然,不多一会儿,在巴恩斯引领下,一行三人来到了客厅。巴恩斯见鲁文基教授两手还在系领带,便问:“你正准备出门?真不巧,打扰你了。”
鲁文基说:“我原是要去交易所的,请坐。”
“怎么?你玩起股票来了?”巴恩斯愕然地问。
鲁文基一本正经地说:“退休了嘛——我要赶早去把手里的有价证券全抛掉。你最好也这样干,越快越好。”
巴恩斯领悟过来,笑道:“你也听到风声了,消息真灵通啊!你可不是玩这个的人。哦,我来介绍,这位是联合国秘书长的代表、应变指挥部总指挥劳埃德先生,这位是劳埃德先生的助理。我们的来意,鲁教授肯定知道了。”
鲁文基虽对巴恩斯心存芥蒂,但对联合国秘书长的代表及其助理倒是表现了应有的礼貌和热情。
当宾主都入座后,劳埃德首先说:“鲁文基教授,一批科学家获得某种信息,提示地球可能面临一场严重的灾难。但对它的起因还不太明了,所以我们很难制定对策。这件事关系到世界的安危,秘书长先生指示我和你商讨,然后再决定应变行动。巴恩斯教授,请你介绍一下情况。”
巴恩斯摊开笔记本,介绍道:“一周以来,我们通过双子星太空望远镜连续观察到异常强烈的伽玛射线和X射线,而且强度日益增高,表明辐射源正高速地向地球迫近。这个辐射源无疑具有很大的质量和能量,据计算它以1—3万兆瓦的功率恒定地释放辐射。”
鲁文基立刻表示:“我完全同意巴恩斯教授的意见,质量非常大。那么你们一定已经找到它了,还有什么问题留给我呢?”
巴恩斯脸红了起来,暗恨老头子玩这猫捉老鼠的把戏,但还是硬着头皮回答:“没有找到。辐射源的方向上既没有光,又没有出现引力场扰乱的迹象。”
“这说明什么?”
“表明这方向上没有新星爆发,也不存在一颗恒星。”
“对呀。福尔摩斯有句名言:当排除了不可能的东西之后,剩下的不管多么难以置信也就是它。”鲁文基教授转向劳埃德,“劳埃德先生,巴恩斯教授马上就能解开这个难题了。我若在这关键时候多嘴,岂不把水搅浑了?”梅丽见老教授做得太过火,赶忙向他连连递眼色,他却视若不见。
劳埃德见状,解释道:“可那些科学家意见不一致,巴恩斯教授才提出征求你的见解。他是尊重鲁教授的。我们手头资料很少,今天也没有足够时间让你研究考虑,但我们都相信你一定有真知灼见。”
巴恩斯在一旁连连点头,并把一叠数据递给了鲁文基。鲁文基便不再做声,低头看了一遍那叠单子,心平气和地说:“我说的是真话,巴恩斯教授,你明明已经知道了。你着重提到大质量、没有光、辐射伽玛射线和X射线,就是暗示辐射源是个黑洞。”
巴恩斯马上叫起苦来:“问题是,找不到它的引力场啊!黑洞的引力场应该把火星拉过去的。”
鲁文基点头道:“我也猜到是这个把你的智囊团搞迷糊了。我且问个问题,为什么我们认为黑洞具有可怕的引力?”
“自然是因为黑洞具有极大的质量。”
“那么,假如这个黑洞的质量不那么大,或者很小呢?比如说只有像喜马拉雅山那样大的质量,能有多大引力场呢?”
“这不可能,质量达不到临界线的恒星不可能坍塌成黑洞!”
劳埃德插话道:“我不太懂,巴恩斯教授,你能解释一下让我这个外行听听么?”
“黑洞是由衰老的恒星坍缩而成的。一颗恒星如果质量大于15个太阳,就有可能由于自身引力而压坍。尽管体积可以压缩到无限小,但质量仍大于太阳的15倍,所以小质量的黑洞是不可思议的。”
鲁文基说:“这是经典意义上的黑洞。但是宇宙中应该还有其它形式的黑洞,包括小质量黑洞。它不是靠自身的重量而坍缩的,但外部力量是可以压坍它的呀!”
“你说的这种外力是从哪儿来的呢?这种力不但那么强大,而且要均匀地向中心点压缩,而不是把它推向一边。”
“在宇宙早期,我想应该在大爆炸后一万年左右吧,那时空间还没膨胀到现在这么大,所以温度和压力都非常高。整个宇宙的物质都集中在一个小空间里,只要有一些宇宙尘之类的物质聚集得比较集中,大爆炸的余威足以把它们压成一个小黑洞。这可称为太古黑洞吧?它是外力形成的,所以质量可以是很小的,也就是说引力场也是很微弱的。总之,我认为我们的对手是一个太古黑洞,从火星轨道不受扰乱来看它的质量远比经典意义的黑洞要小。所以,你们除了辐射外,不能指望还能看到什么。当你看到它的光时,它已迫近了。”

在2017年的引力波伽玛暴事件中,虽然证实了两个中子星并合过程可以产生伽玛暴,但由于引力波信号偏弱,天文学家并未从引力波数据中确认并合产物究竟是黑洞还是磁星。

伽马射线暴

劳埃德问:“黑洞也辐射可见光?”
“小黑洞温度很高,按弯曲空间的量子效应,黑洞应该有很强的热辐射,它辐射红外线和红光。”
巴恩斯一下醒悟了,如释重负地说:“我同意鲁教授的推论,它把所有疑点都解释清楚了。”
四、死亡之吻
搞清楚了辐射源这个难题,劳埃德不禁嘘出一口长气。但是太古黑洞这一答案又加深了来者的忧虑,因为根据大量观测资料表明这个辐射源飞速奔向地球而来,最终与地球相撞的结局几乎不可避免!鲁文基的论证完全不否定这一点,未来的前景无疑是绝望的。
“即使是‘死亡之吻’不可避免,”劳埃德戚然笑笑,“在这之前还有半个月时间,联合国必须有点行动呀,我们该做点什么呢?”
巴恩斯耸耸肩:“眼下的辐射倒没多大问题,大气层能把大部分射线吸收掉,但到迫近的时候一连串灾难就接踵而至了:地震、火山喷发、海啸、大火和毒雾甚至海水沸腾都可能发生,至于对撞的后果就不用说了。如果要做点什么,也只能是在迫近之前造就一艘诺亚方舟,尽量多保护一些人罢了。”
这时鲁文基说出了他的深思熟虑:“这些灾难性后果无疑都可能发生,但严重到什么程度还很难事前预料,要以太古黑洞的质量、体积大小而定,如果真的很小也许不至于那么糟。不过有一件事是必然发生的,那就是死吻之前社会秩序的大混乱。可能发生死吻的消息终究是封锁不住的,人们一旦知道将面对一场毁灭,还有什么能约束住他们?”

据介绍,如果两个中子星的并合产物是磁星,其所驱动的X射线辐射在空间分布是各向均匀的,若观测者视线方向与短伽玛射线暴喷流方向夹角较大,将预期看到一个没有对应的短伽玛射线暴、光变曲线具有特征平台的X射线暂现源。这类天体将是双子星并合产生磁星的有力证据。

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“我们已采取措施了,秘书长在需要的时候随时可以调动每个国家的军队,在世界各地维持秩序和实施救护行动。”劳埃德说到这里,苦笑了一下,“不过到时候他们自己也未必沉得住气的。鲁文基教授,你认为有什么办法能阻止这场死亡之吻吗?”
“联合国拿得出多大力量来呢?”
“安理会已授权秘书长,可以调用各国的核力量,其总当量足以毁灭地球3次。”
巴恩斯说:“这个当量不足以击碎一个黑洞或恒星,但也许能逼它改变运行轨道。”
劳埃德说:“不行,没有足够数量的达到第二宇宙速度的运载火箭把弹头送到那么远去。”看来这个联合国总部官员对航天技术还有些知识,鲁文基不由对他加深了一层敬意。
“那么,不妨模仿一下蜥蜴,抛掉自己的尾巴——把核装置安在月球上爆炸,把它推到我们前面挡着,让它去和黑洞亲吻。”巴恩斯在一旁补充道。
鲁文基笑道:“在理论上是可行的,但要三者在某一时刻恰好是三点连成一线,并且推力的当量和启动时刻都要计算得十分精确。这个计算方程即使是用巨型电脑来算,没有个把月时间不行。依我看,既有力量去推动月球,不如等到迫近时去推动太古黑洞更容易些。这样计算不要求非常准确,只要把它推偏一点点使它不直接命中地球,它便会最终落入一条与地球呈猫捉尾巴那样的环形轨道,并一直像双星那样运转下去。如果成功,还有个好处:它是一个很近的、取之不尽的宝贵能源——够用100亿年的黑洞能源。”

然而,中子星距离地球非常遥远,要想观测到双中子星合并的壮丽景象,尤其是X射线爆发信号,必须借助灵敏的太空望远镜。

冷战时期,美国发射了一系列的军事卫星来监测全球的核爆炸试验,在这些卫星上安装有伽玛射线探测器,用于监视核爆炸所产生的大量的高能射线。侦察卫星在1967年发现了来自浩瀚宇宙空间的伽马射线在短时间内突然增强的现象,人们称之为“伽马射线暴”。由于军事保密等因素,这个发现直到1973年才公布出来。这是一种让天文学家感到困惑的现象:一些伽马射线源会突然出现几秒钟,然后消失。这种爆发释放能量的功率非常高。一次伽马射线暴的“亮度”相当于全天所有伽马射线源“亮度”的总和。随后,不断有高能天文卫星对伽马射线暴进行监视,差不多每天都能观测到一两次的伽马射线暴。

客人们瞠目对视了好一阵,巴恩斯叫道:“这比推动月球容易得多!值得考虑这个主意!”
告别的时候劳埃德问鲁文基教授能不能参加应变指挥,鲁文基摇摇头说:“能说的我都说了,去也没有什么用。”稍停,他又补充了一句,“不过,我得说明,不排除还有其它的可能性。谁也不会料事如神啊。”
“那么,我就叫人给你安装一条密码热线,随时把动态告诉你。”
“那也好,谢谢。”
五、灾难迫近
果然,巴恩斯的女秘书每天都通过热线向鲁文基教授报告事态进展情况。现在,太空的红外线望远镜已经拍到了太古黑洞的照片——一个红点。应变指挥部已决定选择“猫捉尾巴”方案,核部队也开始作行动的准备了。各国政府的国防部门都几乎不断地接到指挥部的各种指示,也在默默行动了。总之,一部全球性的机器已经启动,无声无息地运转起来。

现今世界上最先进的X射线探测器之一的钱德拉空间望远镜,在1999年到2016年间陆续对天空中精心选出的一小片仅有约1/4满月大小的区域拍摄了102次,总计曝光7百万秒。

由于伽玛暴的持续时间非常短暂,而且方向不好确定,起初对伽玛暴的研究进展十分缓慢,连距离这样的基本物理量都难以测定,1980年,基于Ginga卫星的观测结果,许多人相信伽玛射线暴是发生银河系中的一种现象,成因与中子星有关,并围绕、中子星建立起数百个模型。20世纪80年代中期,美籍波兰裔天文学家玻丹·帕琴斯基提出,伽玛射线暴发生在银河系外,是位于宇宙学距离上的遥远天体,然而这种观点并没有得到普遍认可。

在鸟巢别墅里,鲁文基依然故我地过着日子。梅丽却忙得团团转,买来大批她所能想到的必需物品。现在一楼大厅堆得像个仓库,连帐篷、发电机、橡皮艇都有了,甚至还有防辐射服和面具。
她还找来工匠加固了屋顶,把大门换成了钢板的,楼下窗子都装上铁栅。这样,鸟巢别墅就变成了一座堡垒,不怕暴徒袭击了。
“教授,你看还缺什么趁早买,今天抢购风已开始了。”
教授乐了:“要想发财,你多买些西瓜放着,要不几天地球引力会大起来,一斤变两斤,包你一本万利。”
这时热线电话响了,巴恩斯的秘书小姐在屏幕上先迷人地一笑,才说:“鲁文基教授,太古黑洞的体积已经测出来了,巴恩斯先生差点昏倒呢。”
老教授对她的魅力无动于衷,他粗声粗气地说:“讲清楚些,直径多少?”这很要紧,体积大小决定撞击的强度。
“只有一个原子那么大。”
“我的天,知道了。”
“巴恩斯先生说,核火箭很难击中这么小的目标。问你有什么主意没有?”
“没有。告诉他,我准备接受一个亲吻。”
小姐用指尖掩住朱唇,声音越发嗲了:“和谁,和我吗?”
“和太古黑洞!”教授慌忙挂掉电话。梅丽笑得弯了腰直不起来:“哎哟,肚子痛死了。”鲁文基瞪了她一眼,佯怒道:“等着吧,有你哭的时候!”
晚上,教授和梅丽依然在阳台上乘凉。
现在,这个小红点用肉眼也能看见了,今天比昨夜又大了些。梅丽觉得它那么阴森,像挟着雷火风暴狞笑着迫近过来的恶魔。她问:“碰撞真的不可避免么?”
“谁知道呢?这是说不准的。”
“巴恩斯的热线不是说计算表明要撞的么?”
“即使碰撞也不一定毁灭啊。别老想这谁也无能为力的事情了,要紧的倒是大混乱时的危险。你说今天岛上抢购风已开始了,这就是麻烦开头啦。看看电视新闻有什么消息没有?”
梅丽去打开电视机,画面上天电干扰很大。广播员恰好在报告新闻:“纽约消息:此间各航空公司七日内所有的航班客票已销售一空。本台报道:由于近日股市连续猛跌,本台经济评论员认为,纽约、伦敦、东京、香港证券交易所可能联袂临时停业。”
教授沉思道:“消息已传开了,我不相信现在所有大城市都太平无事,肯定实行新闻控制了。”
有顷,夜空的红点和星星次第消失,天空忽然聚满了浓云。随着几声霹雳和闪电,暴雨倾盆而下,狂风随之骤起,气温一下低了。
两人忙不迭跑回大厅里,鲁文基嚷道:“好啊,气象干扰也来了,明天起有好戏看了哪!”
这时,电视里正在播送:“本台最新快讯:联合国发言人在记者招待会上声称,据天文台近日观测,有一小行星正在接近地球途中,两天后到达近地点。著名天文学家鲁文基教授经过观测后表示,该小行星直径不足1公里,届时可能与地球擦身而去。即或坠入大气层,大部分也将在高空烧毁气化,残余部分将落入太平洋中部。鲁氏认为不致对地球造成重大灾变。”

随后,研究团队在分析该系列巡天观测的数据时,在其中一个完成于2015年3月的观测里发现了以前只存在理论猜想中的新型X射线信号,在国际上首次证实了双中子星并合直接产物可以是磁星。这一发现证实了双中子星并合直接产物可以是大质量毫秒磁星,排除了一批核物质模型,明确了一系列关于中子星物态方程与极高磁场强度等基本物理特质,进而深化了对中子星基本属性的认识。

1991年美国发射了康普顿加码射线天文台(CGRO),这颗卫星的八个角上安装了八台同样的仪器BASTE,能够定出伽玛射线暴的方向,精度大约为几度,几年时间里,对3000余个伽玛暴的系统巡天发现,伽玛射线暴在天空中的分布是各向同性的,支持了伽玛射线暴是发生在遥远的宇宙学尺度上的观点,并且引发了帕钦斯基与另一位持相反观点的科学家拉姆的大辩论。

鲁文基跳将起来:“狗屁!这不是存心跌我的相么!”
梅丽忍不住笑道:“好嘛,全世界的人都眼巴巴等着这句话呀,你做了救世主哇。”
广播员又说:“为谨慎起见,联合国决定12小时内开始向各地派驻防灾救护部队。并建议各地居民在3日内若无必要切勿出户,切勿惊慌失措,引发事端……”
鲁文基立刻给应变指挥部打去热线电话,抱怨道:“你们怎么可以这样编造我的预测?这不是要让我在全世界把脸面丢尽么?”
屏幕上出现的还是一位秘书小姐,她笑吟吟地回答:“劳埃德先生说,这只是为了安定人心,务请鲁教授谅解。”
鲁文基想再说什么也没用了,便挂上了电话,然后咕哝了一句:“哼,借我的招牌安定人心……”不过气已经消了大半。
停电了。雨仍哗哗地倾倒下来。
六、倒数计时
次日。雨停了,电也来了。由于转播卫星发生故障,电视收不到图像。鸟巢别墅地处北头高地,离市区较远,没法知道闹市区情况。为了打听消息,梅丽试着向教授的律师事务所拨了个电话。这天是星期天,但居然有人接电话。
“这儿是伍尔德律师事务所。”
“我这里是鲁文基先生的别墅。伍尔德律师,你星期天还上班,真叫人感到意外。市里好吗?”
对方苦笑一声:“要保管好文件,我搬进来住了。秩序不好啊,昨夜好些歹徒乘着大雨,把许多商店砸开,洗劫一空。教授没走吗?北角的上层人都快走光了。”
“昨夜好像看见南边有火光?”
“烧了几家仓库。现在街上警察很多,好一点。你们那边太偏僻,警力可能保护不到,最好关上大门别出来。”
“其它地方太平吗?”
“小姐,你真闭塞啊。萨顿岛是算好得很的呢,其它许多地方发生了地震和龙卷风,到处有暴力、纵火事件,有的城市人都跑空了。”
“你从哪儿得到消息的呢,律师先生?”
“各地都有律师协会——多数电话还畅通。梅丽小姐,你想了解各地的消息,现在还能找到一些不受新闻管制的地下信息线路,你不妨找找看。”原来,国际信息网络里有许多个人电脑用户自发地将自己的所见所闻热心地通过网络向全世界发送出去,也向从未谋面的远方用户打听消息。
梅丽谢过之后急忙去开机,果然,有条原本是“妇女之友”的线路正往来交错地大量传递着种种希奇古怪的信息。义务发送的都是分布在世界各个角落里的个人电脑女主人,各国政府对这批狂热的娘子大军毫无办法。
“我们镇上地震啦,倒了一些房子。”
“我在二楼,水快从窗口漫进来了!”
“一群暴徒冲进了亚特兰大第一农业银行,并和警察发生枪战……”
“怎么办哪?我丈夫杰克从窗口跳下去了!他受不了啦!”
“我儿子是中校军官,他捎信来说,他们基地昨天夜里连续发射了12枚核火箭。他相信,至少有37个基地也同时发射了核弹。一定是外星飞船入侵了!妇女们,拿起你们的武器,准备战斗吧!”
热线电话嘟嘟叫起来,这回是劳埃德先生亲自打来的。他的语气严肃而沉重:“鲁文基教授,猫捉尾巴的行动已经失败了。”
鲁文基已经料到了这样的结果,说:“我很遗憾,没想到目标这样小。”
“是啊,100万公里以外的一个原子。不说这个了,有一件事,秘书长决定,应变指挥部立即迁到月球上去继续工作。4小时后飞船将点火升空,我已给你安排了一个位置。如你没有异议,我马上从地中海的美国航母调一架军用机来接你——现在它总算还在执行命令。至于那位姑娘,我尽量试试也给她留一个座位。”
“劳埃德先生,我提醒你,现在的近地空间不一定比地面上安全。辐射增强了,飞船的电子仪器会失控的。”
“考虑过了,几小时内大概还没问题。你跟我们一道走吧。”
“很感谢你,我觉得还是呆在这儿好些。祝你一路平安。”
七、最后一天
“世界末日”这一天天气晴好,万里无云,风也不大。
由于“世界末日”已经临近的传闻,原本日益严重的街头暴力和抢劫出人意外地忽然消失了。街头空荡荡地几乎没有行人,城市安静得像座坟墓。
人们并不清楚“末日”的准确时刻,因而早已满怀恐惧地闩紧大门蛰居了好几天,有如关在高压锅里般的难受。从清晨起天气又晴朗又凉快,街上又少有的太平,于是胆大的便小心翼翼走出家门溜溜看看,相互打听和倾诉苦衷。一有人开了头,放胆出来的就跟着多了,甚至有人用篮子装着些多余的食物和用品放在街头转角上,希望能交换到急需要的东西。

最初,研究团队发现了一个新型的X射线暂现源,其X射线辐射仅持续了约7个小时,距离地球约66亿光年远。初步分析该源符合上述X射线暂现源的特征。

如果伽玛射线暴确实位于宇宙学尺度上,那么由它的亮度可以推断,伽玛暴必定具有非常巨大的能量,往往在几秒时间里释放出的能量就相当于几百个太阳一生中所释放出的能量总和,是人们已知的宇宙中最猛烈的爆发,例如1997年12月14日发生的一次伽玛暴,距地球120亿光年,在爆发后一两秒内,其亮度就与除它以外的整个宇宙一样明亮,它在50秒内释放出的能量相当于银河系200年的总辐射能量,比超新星爆发还要大几百倍。在它附近的几百千米范围内,再现了宇宙大爆炸后千分之一秒时的高温高密情形。而1999年1月23日发生的一次伽玛暴比这还要猛烈十倍。1996年,意大利和荷兰合作发射了BeppoSAX卫星,这颗卫星能够准确地测定伽马射线爆的方位,定位精度约为50角秒,这就为地面上的望远镜在伽玛暴未消逝之前寻找其光学对应体提供了强有力的支持。在它的帮助下,天文学家们率先发现了1997年2月28日爆发的一个伽玛暴的光学对应体,称为伽玛暴的“光学余辉”,后来又陆陆续续地发现了数个类似的余辉,不仅有可见光波段的,也有射电波段,X射线波段,并且还证认出了伽玛暴的宿主星系,对宿主星系红移的观测证实,伽玛暴远在银河系以外,是宇宙学距离上的天体,余辉的发现使人们能够在伽玛暴发生后数月甚至数年的时间里对其进行持续观测,大大推动了伽玛暴的研究。

人们像被禁闭了多年一旦释放了一样充满激情,从不相识的男男女女不由自主地聚成一堆堆,互相询问,发表见解。而后就争论一番,最终则异口同声地对当局的无能表示愤慨。
鲁文基和梅丽在作最后的准备,他们在阳台上用白帆布张起一个大遮阳篷,准备在阳台上度过这最后的时刻。白帆布既能挡住烈日,又能反射掉一部分辐射线。他们又拖出来一张席梦思,稳稳地放上两把椅子,这样即使地震震碎了水泥地,弹簧褥垫也可大大减缓冲击力。出于安全,总电闸切断了。这样,和外界的唯一联系就只有那部热线电话了,但它没响过。

图片 4

至2015年人们已经观测到了2000多个伽马暴。

看到教授神色泰然,梅丽安心了许多。她右边一排棕榈树,正面是一色海天,望着这景色,她颇有点感慨地说:“教授,这简直像在棕榈海滩度假呢。”
“这不称了你心么?以后别再嚷嚷了。”
“以后!都到这时候了,还开什么空头支票。”
“你这话说的,好像就没有明天似的。”
“哎,教授,你说今天到底会怎样呀?”
“我说不要紧,没啥大不了的。”
“不要紧?难道可能不相撞么?”梅丽急切问,希望也油然而生。
鲁文基不紧不慢地说:“把底兜给你吧,碰撞是肯定了的,但毁灭却不会发生。道理也很简单,地球上岩石也好别的物质也好,分子之间总有很大的空隙,即使是原子内部,除了原子核和电子之外,绝大部分也是空的。这些空隙比起构成原子核的粒子体积来要大许多,也可说是大得无法比拟。太古黑洞本身只有原子大,一撞进地球内部就必定在空隙中毫无阻拦地一直穿过去,绝不会碰到什么使它头破血流的实际东西。你说这能有多大要紧吗?”

张彬彬研究小组布置在南大天文与空间科学学院机房的计算集群

=

梅丽难以置信:“难道一点事也没有,就像中微子一样?”
“当然有,因为它的引力极其巨大。事实上影响早已发生了嘛,只是将会再大些而已。”
梅丽心放了下来,好奇却又上来了:“那么,它就一直穿过地球飞走了?”
“也许这样,但更可能是还没穿透出去就被地心吸引力拉回来,来回几次之后,势能耗掉,掉进地心里成了地球的一部分。”
“地球多了一点质量,地心吸引力要变大许多吧?以后走路提腿都提不动啦?”
“不至于吧。我估计它不过几百亿吨的质量罢了,比起地球本身无足轻重,就像多了一座喜马拉雅山一样。嗨,光说话,几点了?”
梅丽看表,表停了。她回头望望屋里的钟,惊讶地叫道:“钟和表都不走了!”
教授警觉起来,忙吩咐:“看看别的电器怎样?”
梅丽跑进屋去,又飞跑出来报告:“计算器、照相机都不灵了!”
看来碰撞已在眉睫,教授忙扔开椅子,指着褥垫说:“快过来躺下,捂住眼睛!”
梅丽刚躺倒,大地便颤抖起来,旁边的杯盘乒乒乓乓地跳着。远处有人尖叫。梅丽忍不住从手指缝中向外偷看,见拖鞋、蛋糕、水瓶都在摇摇晃晃向上飘升。两人也开始觉得身子轻了起来,像浮在水里般慢慢向上飘起。教授叫道:“引力场来了,当心!”
梅丽一把抓住教授,一手抓紧系帆布篷的粗绳子。慌忙中她瞥见帆布篷向上拱起,因四角被绳索拉住,便变成了降落伞的样子。褥垫也向上浮起,托着他们上升抵在顶端,像三明治一样夹得无法动弹。
梅丽被挤压得透不过气来,但仍死死抓紧教授的臂膀不放。她偷眼一看,世界似乎颠倒过来了,一群鸟儿拼命拍着翅膀在下面天空里挣扎。街上有两个人和一条狗,被强大吸力所吸引,绝望地手舞足蹈地飞向高空。
这时天空猛地划过一道耀眼的电光,似乎比太阳还亮。随着电闪,震耳欲聋的隆隆声夹着刺耳的啸叫滚滚而过。一秒钟后,像被一只巨掌猛地打了一下,他们重新跌落在阳台上。
一切都结束了。
两人在垫子上呆呆地躺了好一会儿。梅丽先回过神来,忙爬起身,问:“你摔伤没有,教授?”
鲁文基动动手脚,说:“好像没有。亏得帆布兜着,不然不知飞到哪里去了!”
梅丽扶他站起来,四顾张望,问:“教授,天下只剩下我俩了吧?”
“哪里的话,那边街上不是还有人么?”
两人互相扶持着走回大厅去。屋里像翻了天,桌椅、橱柜、座钟横七竖八地倒在地板上。
梅丽扶起一把椅子,让教授歇息,又关心地问:“教授,没事了吧?你成了大花脸啦,先去卫生间洗洗,我来收拾一下。”
“好,我去洗。你别走开,劳埃德说不定会来电话。”
“若是来了,我怎么说?”
“告诉他,太古黑洞定在地心里了。”
“还有呢?”
“凡是海洋深处地壳板块相接的地方,都有辐射和引力差,还有温差,都可以作为能源加以利用。”
“还有吗?”
“还有,祝贺他有幸生还,请他在方便的时候来鸟巢别墅作客。”

该源是否存在更高能的伽射线暴?南京大学天文与空间科学学院高能天体物理与宇宙学课题组的张彬彬副教授利用第一手的费米卫星、INTEGRAL卫星等观测到的数据对该源在伽波段的可能辐射开展了多范围、高精度的搜索,最终证实该源没有对应的伽马射线暴对应体,并给出了严格的观测上限。这一结论对于理解该源的物理本质具有关键作用。国际同行表示,这一发现表明,可以通过磁星的X射线辐射了解中子星的更多秘密。这意味着,来自66亿光年外的光辉,为未来的引力波探测和中子星研究照亮了新的方向。该论文第⼀兼通讯作者中国科技大学的薛永泉教授说。


该项研究由包括南京大学在内的国内外多个单位和研究机构合作完成,得到了国家自然科学基金、科技部973计划、中科院前沿科学重点研究计划项目、国家千人计划青年项目等资助。

                                                                       
                                               产生原因

 
恒星的诞生和老恒星的死亡是联系在一起的。超大质量恒星迅速老化、爆炸,散发出的星际尘埃快速充斥于星云之中,超大质量爆炸产生的新物质也被喷发进星云之中,星云密度变得很大,孕育新的恒星诞生。在充斥着星际尘埃的星系,大量的恒星生死轮回正在发生着。由于恒星形成于星际尘埃区域,可推测包裹黑暗伽马射线暴的尘埃团可能是孕育恒星的诞生之地。

关于伽玛射线暴的成因,有人猜测它是两个致密天体如中子星或黑洞的合并产生的,也有观点认为它是在大质量恒星演化为黑洞的过程中产生的。

1998年发现伽玛暴GRB 980425与一个超新星SN Ib/Ic
1998bw相关联。这是一个重要的发现,暗示伽玛暴的成因可能是大质量恒星的死亡。2002年,一个英国的研究小组研究了由XMM-牛顿卫星对2001年12月的一次伽玛暴的长达270秒的X射线余辉的观测资料,发现了伽玛暴与超新星有关的证据,发表在2002年的《自然》杂志上。进一步的研究揭示,普通的超新星爆发有可能在几周到几个月之内导致伽玛射线暴。大质量恒星的死亡会产生伽玛暴这一观点已经得到普遍认同。


                                                                       
                                                现象分类

  伽玛暴有两类,短暴(小于2秒)与长暴(大于2秒)。

长暴被普遍认为是“超新星的类似物”,标志着50至100倍于太阳的恒星的毁灭性爆发。当这样一颗庞大的恒星爆炸时,它会留下一个黑洞,并将这一信息以伽玛射线的形式扫过宇宙。内在的物理机制首先由加州大学的物理学家Stan
Woosley博士提出并发展成形,而他的“坍缩星”模型被认为是解释长暴的主流理论。

短暴更为让人迷惑。它们的起落时间非常短,不会是超新星,而爆发的能量并不足以构成恒星的爆发。许多研究者认为,它们是由超致密的中子星(可能也是中子星与黑洞)碰撞产生的。两种情况都会产生另一个黑洞。

伽马射线暴的能源机制至今依然远未解决,这也是伽马射线暴研究的核心问题。随着技术的进步,人类对宇宙的认识也将更加深入,很多现在看来还是个谜的问题也许未来就会被解决,探索宇宙的奥秘不但是人类追求科学进步的必要,这些谜团的解开也终将会使人类自身受益。


                                                                       
                                                  主要特征

 
加码射线暴的持续时间一般在0.1秒到1000秒左右,以2秒为界,大致可以分为长暴和短暴两类,典型的持续时间分别为30秒和0.3秒。时变的轮廓比较复杂,往往具有多峰的结构。伽玛射线暴在天空中的分布是各向同性的,但远距离的伽玛射线暴明显少于近距离的,显示出非均匀各向同性,可以被膨胀宇宙学模型所支持,表明伽玛射线暴是发生在宇宙学距离上的。

伽玛射线暴爆发过后会在其它波段观测到辐射,称为伽玛射线暴的余辉。根据波段不同可分为X射线余辉、光学余辉、射电余辉等。余辉通常是随时间而指数式衰减的,X射线余辉能够持续几个星期,光学余辉和射电余辉能够持续几个月到一年。


                                                                       
                                                     爆发历史

一、星际尘埃吸收伽马射线暴可见光,2009年6月8日,在美国天文学学会会议上美国加州大学伯克利分校丹尼尔-珀利(Daniel
Perley)说:“我们相信已经揭开了黑暗伽马射线暴的成因之谜。”他和同事们通过加州帕洛马天文台直径60英寸的望远镜发现“雨燕”探测卫星曾观测的29个伽马射线暴中14个是黑暗的,无法观测到可见光波。他们进一步通过夏威夷凯克天文台的10米望远镜进行观测,结果显示它们并不是完全处于黑暗状态。这14个黑暗伽马射线暴中有3个透出微弱光线,像昏暗的余晖,其余的11个伽马射线暴虽然处于黑暗状态,但是研究小组发现了导致伽马射线暴产生的强烈爆炸所在的星系。这说明这些伽马射线暴产生的星系距离地球不会超过129亿光年,因为这已经接近了人类宇宙观测的极限。而且如果距离超过129亿光年,任何可探测的光波都会发生多普勒红移。*

几次特别的伽马射线暴

1997年12月14日发生一次伽马射线暴,它距离地球远达120亿光年,所释放的能量比超新星爆发还要大几百倍,在50秒内所释放出伽马射线能量就相当于整个银河系200年的总辐射能量。这次伽马射线暴持续时间在一两秒内,其亮度与除它以外的整个宇宙一样明亮。

1999年1月23日发生的伽马射线暴比这次更加猛烈,它所放出的能量是1997年那次的十倍,这也是人类迄今为止已知的最强大的伽马射线暴。

在2009年4月23日,天文学家曾观测到迄今最遥远的伽马射线暴,它距离地球131亿光年,也是人类观测到的最遥远天体,导致该伽马射线暴发生的强烈爆炸发生在宇宙起源后不到7亿年时。研究小组评估称,黑暗伽马射线暴在宇宙早期阶段所有伽马射线暴中只占0.2%到0.7%,这也说明宇宙起源早期并没有发生非常多的恒星形成现象。

2004年,地球曾遭遇巨型“耀斑”袭击,一次来自宇宙深处的高能伽马射线暴轰击了地球大气。那一次轰击前所未有,其在小于一秒的瞬间发出的能量相当于太阳在50万年内发出的总能量。

这一事件发生在2004年12月27日,它来自一类中子星:磁星。这种中子星具有超强的磁场,这次爆发的这颗位于银河系的另一端。发生爆发的磁
星编号为SGR
1806-20,它也被称为“软伽马射线复现源”,通常这类天体辐射集中在低能伽马射线波段,但当其磁场发生重置时,便会发生强烈能量爆发。它距离地球达
5万光年,但它巨大的威力使人们在地球上甚至用肉眼都能看见。

2013年11月24日,多国研究人员报告他们利用太空与地面望远镜,观测到截止2013年为止最亮的一个伽马射线暴,这也是人们观测到的最剧烈的一次宇宙爆炸。美国航天局的雨燕太空望远镜、费米伽马射线太空望远镜以及其他地面望远镜,在2013年4月27日观测到在多个方面都打破纪录的伽马射线暴GRB
130427A。它的亮度在地球上拿双筒望远镜都可以看见。根据对余晖的光谱观测还发现,这个伽马射线暴发生在距地球约36亿光年处,这个距离仅为典型伽马射线暴的三分之一远。引发这个伽马射线暴的是一颗巨大恒星的爆炸,该恒星质量是太阳的20到30倍,但体积只有太阳的3到4倍,是一颗非常致密的恒星。[2]

科学家最新研究称,地球在公元8世纪时曾遭受宇宙中迄今已知的最强大的爆炸—伽玛射线爆发的洗礼。此项研究的研究报告发表在了最新一期的国际著名天文刊物《皇家天文学会月报》(Monthly
Notices of the Royal Astronomical
Society)上。二、研究人员在2012年发现的证据表明,我们的地球曾在中世纪被一阵辐射击中,但一直不清楚到底发生了什么样的宇宙事件。2012年,一项最新的研究表明,当时银河系发生了两个黑洞或两颗中子星合并的现象。合并仅在数秒钟内发生,但它们释放出了大量的辐射波和能量。此项研究的负责人、德国耶拿大学天体物理学协会的教授拉尔夫·纽豪瑟(Ralph
Neuhauser)说:“伽玛射线爆发是非常有爆发力的活动,我们的研究表明,能量来自3000至12000光年远,这在我们的银河系范围内。”

2011年,一个研究小组在日本发现,一些古老的雪松树上有一种不同寻常的放射性碳,被称为碳14。研究人员还在南级冰盖上发现了放射性岶—铍10。这些同位素产生于强烈的辐射冲击上层大气中的原子时,这表明,来自太空的能量爆发曾经冲击过我们的地球。根据树木年轮和冰的数据,研究人员能够确定,这一事件发生于公元774年和公元775期间。[6]

2013年11月21日,多国研究员表示,他们利用太空与地面望远镜,以前所未有的精度观测到迄今最亮的一个伽马射线暴,这也是人们观测到的最剧烈的一次宇宙爆炸。亚拉巴马大学亨茨维尔分校博士后熊少林分析道:“类似的爆炸可能是百年一遇。”首先,它是迄今人们观测到的最亮的一个伽马射线暴,在地球上拿双筒望远镜都可以看见;第二,单个光子能量最高(950亿电子伏),相当于典型太阳光的300亿倍;第三,这个伽马射线暴的余晖高能辐射长达20小时,是持续时间最长的一次。此外,这次伽马射线暴也是迄今观测到的所有伽马射线暴中总能量释放最大的之一。

天文学家发现伽马射线暴背后新机制

北京时间2013年12月28日消息,据物理学家组织网站报道,澳大利亚科廷大学的天文学家发现了一类新的爆发恒星,他们在转变为黑洞之前会首先停止对外发射无线电波辐射。这些恒星会用尽它们生前的最后一丝力气发出一次强烈的辐射,即一次高能的伽马射线暴,随后死去。

直到现在,天文学家们一直相信在伽马射线暴之后应当会紧随其后出现无线电波波段的余晖。而这一点正是澳大利亚悉尼大学和科廷大学全天天体物理学中心(CAASTRO)试图去证明的。[7]

此项研究的首席科学家,科廷大学天文学家保罗·汉考克博士(Dr Paul
Hancock)表示:“但我们错了。我们对一次伽马射线暴的精确图像进行的仔细研究,但它并没有无线电辐射余晖。我们现在可以有把握的说我们此前的理论是错误的,我们的望远镜设备没有让我们失望。”

该研究组用于构建伽马射线暴超高精度图像从而开展有关研究的技术方法已经在出版的《天体物理学报》上进行了详细报道。[7]

这项技术允许将超过200张图像进行叠加,从而合成出比原始图像质量好得多的伽马射线暴图像,但即便在这样质量的图像上,研究人员也没有能发现存在无线电波段辐射余晖的迹象。汉考克博士表示:“在我们的研究论文中,我们认为必定存在两种不同的伽马射线暴,其原因可能与爆发恒星不同的磁场特性有关。伽马射线的闪电模拟

天文学家的以前说法:可能是由于这种伽马射线暴距离太远,无法在视觉波长范围内观测。最新一项研究揭示了其中的奥秘,星际尘埃吸收了几乎全部的可见光,但能量更高的伽马射线和X射线却能穿透星际尘埃,被地球上的望远镜捕捉到。
大质量恒星的死亡会产生伽马暴这一观点已经得到普遍认同。天文学家认为,其中的大多数伽马暴是在超大质量恒星耗尽核燃料时发生的。当恒星的核心坍缩为黑洞后,物质喷流以接近光速的速度向外冲出。喷流从坍缩星涌过,继续向宇宙空间行进,并与先前被恒星照耀的气体相互作用,产生随着时间衰减的明亮余晖。多数伽马射线将在可见光范围内呈现出明亮光线。然而一些伽马射线暴却是黑暗状态,它们在光学望远镜中无法探测到。最新一项研究显示,黑暗伽马射线暴实际上并不是由于距离遥远而无法观测,它们无法释放光线是由于被星际尘埃吸收了大部分的可见光,这些星际尘埃团可能是恒星孕育诞生地。

曾经引发4亿年前生物大灭绝。它可能产生于雷,也参与闪电的形成旱新的研究表明,雷中释放出的伽马射线可能才是闪电形成的主要原关于雷电岛×马射线可能是闪电形成的主要原因。这个猜想.2008年前弗罗里达技术协因。康普顿伽马射线天文台在上世纪会的天体物理学家约瑟夫-德怀尔就90年代早期就从地面的雷电中发现了提出了。加码射线。当时德怀尔从一些相关的学术报告伽马射线是波长小于0.1纳米的电中发现伽马射线和闪电有关系,为了证磁波,辐射能量比X射线还高。伽马射明这一关系,他建立了一个高能量辐射线在短期内突然增强就会形成射线暴.模型用来描述地球大气层电场的形成。 其能量释放相当于宇宙大爆炸。伽马射结果发现,这些在电场中的伽马射线释线暴形成的原因,到底是由两个中子星放的高速电子与大气层其他微粒发生碰碰撞时产生的还是大质量恒星在死亡撞,可以产生强大的雷鸣声.同时释放时生成黑洞的过程中产生的.至今都没出电荷。在雷雨天气中.上升气流和下有定论。但有一点是科学家们都承认的,降气流推动水分子互相作用.电场强度那就是在有巨大的宇宙能量产生时,比增大,最终释放出的电子以接近光速的如雷暴产生的过程中.会产生伽马射线.速度穿越空气。

虽然当时德怀尔的猜想神秘的闪电可能是由雷暴释放的伽马射线形成的。自然也就仅限于猜想而已.最终并没有形成定论。真正可以模拟并最邻近伽马射线形成闪电模拟的.是2012年日本东京理工大学和日本物理和化学研究所联合的一次研究。这个研究组派出一支伽马射线研究分队,到日本海的低空中观察在雷电中形成的加码射线。


研究成果

袭击地球

广泛的理论认为,第一次物种大灭绝在四亿多年前的奥陶纪,地球曾被伽玛射线爆袭击,天空中会出现两个太阳的现象,70%的大气被破坏,致使海洋生物链基层被破坏,75%的生物从地球上消失。这就是第一次物种大灭绝,使脊椎动物成为了地球上新的霸主。

科学家发现一场神秘的短伽马射线暴产生的高能辐射可能袭击了公元八世纪的地球。如果同样的情形发生在现代,可能造成卫星毁损,甚至破坏地球臭氧层,对地球生物造成毁灭性的影响。

在2012年,科学家宣布在古树木年轮中检测到高水平的碳14同位素和铍-10含量,而这些古树木形成于公元775年,这项发现暗示了在公元774年或者公元775年发生了宇宙高能辐射袭击地球的事件。当来自宇宙空间的高能辐射与高空大气中的原子发生碰撞后,便形成了碳14和铍-10。

通过研究,科学家们排除了距离太阳系较近的超新星爆发的可能性,这是因为人们并没有记录下天空中出现的异常现象,而且现代天文学没有观测到可能的天体残骸。

由此,科学家提出了另一种解释,认为这次宇宙高能辐射袭击地球可能源于两个天体发生的合并事件。当这种情况发生时,就会释放一些伽马射线,天体的合并伴随着短暂而强烈的伽马暴,但是在可见光波段上可能没有任何迹象。

科学家还指出,此类天体事件距离太阳不会低于3000光年,因为少于这个距离发生的强伽马暴和天体能量释放就可以导致地球生命灭绝。天文学家也在寻找这个神秘的宇宙天体碰撞残骸,可能是一个仅1200年历史的黑洞,或者3000至1.2万光年处的中子星等。

科学家表示,地球暂时不太可能再遇到一次同样的情况,但若这种情形再度发生,外太空的现代人造卫星将首当其冲受到影响,高能辐射还会造成地面通讯、气象研究中心瘫痪。而如果强伽马暴距离地球更近的话,辐射威力将足以摧毁臭氧层,这会对地球上的生命造成毁灭性的影响。


婴儿宇宙

伽马暴发生在宇宙6亿3千万岁的时候,直接证实婴儿宇宙中活跃着爆发的恒星和新诞生的黑洞。“这个新发现的伽马暴打破了所有的纪录,”Berger说。“它轻易地超越了最遥远的星系和类星体。实际上,它表明,我们可以利用这些壮观的事件来找到第一代恒星和星系。”

一旦大质量恒星的核燃料用尽,塌缩成一个黑洞或者中子星,通过恒星在生命终点排出的气体外壳喷发出气体喷流,典型的伽马射线暴就发生了。这些喷流加热气体,产生在其它波段观测到的短暂余辉。“爆发的余辉提供我们关于爆发恒星和其环境的很多信息,”Leicester大学的Nial
Tanvir说。“但是因为余辉消逝得如此快,我们必须快速瞄准并定位它们。”

Tanvir和同事们在三个小时的爆发时间内,用夏威夷莫纳克亚的英国红外望远镜探测了一个红外源。同时,宾州大学的Berger和Derek
Fox用莫纳克亚的双子北望远镜得到了余辉的红外影像。

天文学家注意到,该源在最长波段的影像中存在,但是在最短的微米波长的影像中不存在。这一“缺失”对应的精确距离为130.35亿光年,或者红移为8.2,使得它成为人类迄今看到的最遥远的天体。前纪录保持者是去年九月才发现的,它的红移为6.7,或者1亿9千万光年,GRB
090423显然成为新的领跑者。

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