哈勃太空望远镜观测到史上最强伽马射线暴

哈勃太空望远镜观测到史上最强伽马射线暴
2021年08月22日20:52:08 0 469

哈勃太空望远镜观测到史上最强伽马射线暴伽马射线暴(艺术渲染图)| Credit:NASA

伽马射线暴(GRBs)是宇宙中释放能量最剧烈的现象之一,同时这方面的研究成果也非常之少。这些能量的爆发是巨大恒星在变成超新星的过程中发生的,在数十亿光年远的地方都能看到其发射出的双束伽马射线。因为伽马射线暴与黑洞的产生密切相关,所以科学家们一直以来都想要能够更加详细地研究这一罕见的现象。

不幸的是,由于伽马射线暴持续时间非常短暂(只有几秒钟)并且多数都发生在遥远的星系,导致科学家们深入研究这一现象的机会少之又少。不过多亏了使用一系列望远镜,天文学家们在2019年1月份观测到了一次伽马射线暴(命名为GRB 190114C)。这次伽马射线暴所发出的某些辐射能量是人类观测史上最强的,这也成为了天文学史上的一个里程碑。

黑洞(艺术渲染图)| Credit:NASA/JPL

最近,描述这些发现的一项研究发表在了《自然》杂志上(题为《在一次长时间伽马射线暴中对逆康普顿效应的观察》),该研究还将发表在《天文与天体物理学》期刊上。这项研究由西班牙安达卢西亚天体物理学研究所的Antonio de Ugarte Postigo牵头,成员包括来自于MAGIC,NASA等世界各地研究机构的研究人员。

说白了,伽马射线暴其实并不少见,在可观测宇宙中每天都在发生。但是因为他们实在太过短暂甚至于转瞬即逝,研究人员们一直都很难在其消失前调试好仪器对准源头。不过在多个专为观测伽马射线所优化的望远镜的帮助下,GRB190114伽马射线暴刚好就被观测到了。

这些望远镜包括NASA的尼尔·格雷尔思雨燕天文台,费米伽马射线空间望远镜,还有在地面上的两个神奇伽马射线望远镜(MAGIC),这个由马克斯·普朗克物理学研究所运营的MAGIC双望远镜系统位于加那利群岛帕尔马岛。

这些望远镜在观测GRB190114C伽马射线暴的时候发现其能量高达1TeV,相当于可见光光子能量的一万亿倍。天文学家们基于先前的观测做出估计,要想获得这种能量,必须从一颗坍塌的恒星以光速的99.999%发射物质。

伽马射线暴(艺术渲染图)| Credit:NASA

也就是说,一颗坍塌的恒星上的物质必须被加速到物理物质可以承受的极限,才能产生这种高能爆发。然后,这种物质被迫通过环绕恒星的气态云(被吹走的外层的残留物),造成冲击,进而产生伽马射线暴。

长久以来,科学家们致力于观测伽马射线暴的剧烈高能放射现象,而这次的伽马射线暴提供了有史以来头一次的绝佳机会。正如de Ugarte Postigo博士在欧洲航天局和哈勃太空望远镜的新闻发布会上所说:

科学家们一直在努力观察伽马射线暴产生的高能辐射。这次对该区域的新观测,是我们了解伽马射线暴及其周边环境的重要一步,也将帮助我们了解物质在以光速的99.999%移动时究竟会发生什么。

伽马射线暴(艺术渲染图)| Credit:NASA

接下来,在太空中的这些观测站点将会持续观测产生GRB190114C伽马射线暴的超新星,更进一步地去了解那里的环境,去探寻这样的高能辐射究竟是如何产生的。值得一提的是,欧洲的天文学家们曾利用NASA/ESA的哈勃太空望远镜对爆发源的环境进行观测。

欧洲南方天文台甚大望远镜(VLT)和智利阿塔卡玛大型毫米波/亚毫米波阵列(ALMA)的天文学家们也都对观测做出了贡献。结合这些观测与哈勃太空望远镜得到的数据,天文学家们得以更详细地观察此次伽马射线暴的宿主星系,该星系距离地球约50亿光年之遥。

荷兰拉德布徳大学天文物理学院,数学、天体物理学和粒子物理学系的Andrew Levan解释道:

哈勃太空望远镜的观察表明,这个特殊的爆发位于非常密集的环境中,位于50亿光年外的明亮星系中。这真的很不寻常,如此密集的环境可能是它产生这种异常强大的射线的原因。

这个里程碑式的观测证明了天文仪器功能的日渐强大以及国际间合作的重要性。这也很符合现在的天文时代,如今,革命性的发现变得越来越普遍,人们正在不断地研究着那些曾经不好理解或观测受限的现象。

 

 

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