几秒内释放太阳一生的能量,神秘的伽马射线暴,究竟有多可怕?
曾经有一束强烈的伽马射线辐射脉冲扫过了太阳系,轨道卫星上的伽马射线探测器纷纷响应,天文学家也用强大的望远镜对这一事件进行了研究。
结果显示,这是有观测记录以来最明亮的一次伽马射线暴,根据它的发现日期,科学家将它命名为GRE 221009A。有趣的是,研究人员发现在这束伽马射线上存在着许多谜团,比如爆发产生的射电波演化的非常慢,完全无法用现有的模型复现。这意味着或许是我们的理论出现了偏差,或者它根本就是错的。伽马射线是一种电磁波极短,穿透力很强且携带高能量的射线,是原子衰变时会放出的射线之一。上世纪六十年代,美国发射了船帆座卫星,里面安装了用于探测伽马射线的仪器,试图监视中国和前苏联的核试验。1967年7月2日,船帆座3号和4号卫星都监测到了伽马射线闪光,但这和任何已知的核武器特点都不吻合。
一般来说,核弹所产生的伽马射线往往十分短暂而强烈,其爆发时间不足百万分之一秒。并且会伴随着不稳定的核衰变,辐射也呈线性慢慢减弱。但这次发现的伽马射线没有强烈的初始闪光,也没有后续辐射稳定的衰减。不过在光曲线上,它却有两个异常高的峰值。最重要的是,辐射来源不是地球,而是遥远的宇宙空间。
这就是宇宙中最剧烈的爆炸:伽马射线暴。
它们的持续时间往往非常短,只有0.1-1000秒左右,但能量却大的吓人。比如1997年12月14日发现的一次伽马射线暴,它距离地球120亿光年远,持续时间只有50秒,其释放的能量却相当于整个银河系200年的辐射总和。虽然距首次发现伽马射线暴已经过去六十多年,但人们对它的了解并不多。一般认为,伽马射线暴往往起源于超大质量恒星的死亡。2002年,一个来自英国的研究小组利用XMM-Newton卫星探测到的数据发现了伽马射线暴与超新星有关的证据。
在较长的波长中,研究人员发现了一些“余辉”。也就是说当我们观测到伽马射线暴时,会先识别到伽马射线,然后是X射线,再到紫外线,最后是可见光。这是超新星典型的光随时间变化的特征。进一步的研究表明,超新星爆炸后的几周或几个月内,往往会产生明亮的伽马射线暴。
能够引起伽马射线暴的还不是普通的超新星,而是超超新星。这种天体只会在沃尔夫-拉叶恒星死亡时会诞生,沃尔夫拉叶恒星的质量大约相当于20到30个太阳,当它们死亡时,质量将缩小二分之一左右,会获得强烈的冲击。由此诞生的超超新星会坍缩成为黑洞,随后向外喷射物质。当内部的喷流猛烈的撞击到恒星外层物质时,就会产生极高的温度并发射大量伽马射线,形成伽马射线暴。随着喷流距离黑洞越来越远,它遇到的物质密度也会越来越小,发出的辐射能量也随之变低,就形成了我们前面提到的余辉辐射。
除过恒星死亡会产生伽马射线暴,中子星合并时也会产生伽马射线暴,不过这类的持续时间往往更短,不会超过30秒。本次发现的GRB 221009A持续时间为300秒,很可能就源自于超超新星死亡后,黑洞诞生时的呐喊。虽然伽马射线暴的持续时间,但它的余辉往往可以在不同的光谱频段上存在好几年。研究人员收集了相关数据后,发现GRB 221009A的亮度是有史以来记录最亮的伽马射线暴的70倍。
引起伽马射线暴的恒星大约距离地球24亿光年远,所以即便伽马暴来势汹汹,也对地球和太阳系没有任何影响。但假如距离地球不远的一颗恒星发生了伽马射线暴,会对人类产生什么样的影响呢?伽马射线波长很短并且频率很高,因此有着巨大的能量。当人体受到200-600雷姆的辐射能量时,可能就会导致体内的DNA发生变化,最后引起癌症。假如伽马射线暴在地球附近产生,并且精确的横扫过了地球,那么地球上所有的生命都会遭遇灭顶之灾。
有科学家认为,四亿年前的奥陶纪生物大灭绝就源于一次伽马射线暴。这导致地球上70%的大气被破坏,致使海洋生物链发生缺失,最后75%的生物在此次大灭绝中走向了历史终点。
不过伽马射线暴的杀伤半径大约为50光年,目前来看,地球50光年的范围内还没有岌岌可危的超新星。所以在未来的几亿年甚至上百亿年,地球都是相对安全的。并且伽马射线暴通常只出现于恒星的南北极,即使地球周围真的出现了伽马暴,地球被击中的概率也非常低,我们并不用因此忧心。
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