有史以来最强,大于银河系总亮度的伽玛射线暴

伽玛射线暴是指天空中某一方向的伽玛射线强度在短时间内暴增,是目前已知宇宙中最强的爆炸,它们所发出的大部分能量,都属于伽玛射线,这种光的波长,比我们肉眼能看到的可见光要短得多,能量也强很多。

艺术家绘制的伽玛射线暴示意图

NASA的一组望远镜,包括雨燕、费米望远镜等,被称为MAGIC望远镜,全称为主大气伽玛射线契忍可夫效应成像仪。在2019年1月,MAGIC探测到了一个非常明亮且长久的伽玛射线暴。这次被称为GRB 190114C的物体发出的上千个光子,是迄今为止发现的最高能量,其中能量最高的光子达1兆电子伏特,而过去发现的所有伽玛射线暴中,单颗光子能量最高也不过940亿电子伏特,长久以来,科学家们一直试图观察超高能量的GRB(伽玛射线暴,以下简称GRB),本次的观测被视为高能天文物理学的里程碑。

先前的观测显示,要获得如此巨大的能量,物质必须以99.999%的光速从坍缩的恒星中释放出来,紧接著,这些物质被强迫穿过恒星周围的气体造成冲击,然后才产生伽玛射线暴。科学家表示,藉由哈勃太空望远镜的观测,他们得知这个来源远在50亿光年之外的一个明亮星系正中心,如果推算其原始爆发能量值,其间历行50秒的能量大于整个银河系持续发光200年的总能量。

既然GRB的时间短暂,天文学家如何看见的呢?GRB在进入地球大气层时,会与周围气体交互作用,其现场会留下辐射余晖,有的持续几个星期,有的则持续几个月甚至一年,根据波段及强度的不同而有所差异。过去几十年来,天文学家对GRB的理解,大多是透过观察这些余晖所得到的结论。此外,地球大气层可以几乎完全吸收伽玛射线,当强烈的伽玛射线冲击大气层时,会产生契忍可夫效应,从而在天空中产生蓝色辉光,根据辉光强度可以逆推算光子能量,此现象的发生也与过往不相同,过去的能量大小可用同步辐射解释,而1兆电子伏特则可能受到逆康普顿散射的影响。

爱达荷国家实验室ATR核心发出的契忍可夫效应辉光

参考文献:

https://www.spacetelescope.org/news/heic1921/

NASA

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