一个国际天文学家小组发现了一对能量比以往任何时候都要强大的伽马暴。grb是宇宙中已知的最强的爆炸，但这些最新的观测表明，我们大大低估了它们的真正潜力。

这是艺术家对超新星的构想，它能引发伽马射线爆发。图片:DESY，科学传播实验室

发表在《自然》杂志上的三篇论文描述了两种新的伽玛射线爆发——GRB 190114C和GRB 180720b——这两种爆发都产生了迄今为止有记录的GRB事件中能量最高的光子。这些前所未有的观测为这些神秘的宇宙事件及其背后的机制投下了新的光——确切地说，是新的光。

伽马射线爆发被认为是由巨大的恒星坍缩成黑洞，形成超新星所引发的。由此产生的爆炸产生一种强大的、浓缩的喷流，以99.99%的光速将物质射入太空。高速加速的粒子通过与磁场和辐射的复杂相互作用产生伽马射线。随后的伽马射线继续穿越星际空间，其中一些最终到达地球。当它们与大气接触时，伽马射线会引发粒子级联，进而产生一种被称为切伦科夫光的现象，这种现象可以被特殊装备的望远镜探测到。

图解：哈勃太空望远镜于2019年2月11日和3月12日拍摄的GRB 190114C及其母星系的余辉。

天文学家一直在研究伽马射线爆了50多年,但还有很多东西要学习,包括需要深入了解伽马射线产生时,所涉及的物理材料从黑洞抛弃这种极端速度,天文学教授Andrew Levan说华威大学的一个新的研究的作者之一。这一发现的伽马射线暴，以其前所未有的能量，无疑是有帮助的。

Levan在给天文在线的电子邮件中写道:“这些新的观测结果扩大了伽马射线的能量范围，揭示了我们以前从未见过的辐射的新组成部分。他们是一个让望远镜探测到这种光的技术的绝佳示范。最重要的是，它们提供了一种理解自然界最极端条件下物理学的新方法。”

事实上，如果没有一些令人印象深刻的技术，这些观测是不可能的。新论文中描述的GRB能量是通过观察它们对大气的影响来测量的。当伽马射线冲进我们的天空时，它们会产生大量的粒子，产生一种空气簇射。以相对论速度运动时，这些簇射会产生一种可探测到的蓝色辉光，称为切伦科夫光，切伦科夫望远镜可以适当地探测到这种蓝光。

图解：概念图显示了特殊装备的望远镜探测切伦科夫光，切伦科夫光由入射的伽马射线产生，可探测为蓝光。图片:DESY，科学传播实验室

在这种情况下，这些望远镜是纳米比亚的高能立体成像系统(HESS)和加那利群岛的主要大气伽马成像切伦科夫(MAGIC)，两者都是由马克斯·普朗克学会操作的。以前曾用卫星来观测切伦科夫光，但它们的仪器不够灵敏，无法探测到超高能量的事件，因为它们产生的是弱光。

第一次高能事件是在2018年7月20日发生的GRB 180720B，由马克斯·普朗克研究所(Max Planck Institute)、德国Elektronen-Synchotron (DESY)、国际射电天文学研究中心(ICRAR)和其他几个机构的天文学家领导的一篇论文中进行了描述。第二个事件，GRB 190114C，发生在2019年1月14日，在两篇新论文(这里和这里)中有描述，都是由马克斯·普朗克物理研究所的Razmik Mirzoyan领导的。来自世界各地的300多名科学家参与了这项研究。

Levan解释说:“这些特殊的爆发的特别之处不在于它们总共发出了多少能量，而在于我们从单个的光中看到的能量。”“我们可以把光看作是由称为光子的小粒子组成的，这些光子中的每一个都携带着能量。我们通常用电子伏特来测量能量，也就是单个电子通过1伏特的能量。”

我们周围的光子，我们用眼睛看到的，通常拥有大约1电子伏的能量，但是来自GRB 190114C的光子，通过魔法测量，携带超过1万亿电子伏(TeV)，这是我们用眼睛看到的能量的一万亿倍，Levan解释说。从另一个角度看，2013年创下记录的GRB的测量值为940亿电子伏特，即0.094 TeV。

他说:“这有点像你旁边站着的人是比尔·盖茨，而你的名下只有10美分。”不出所料，如果一个光子有这么多能量，它可以做不同的事情——有点像你可以用1000亿美元而不是10美分过一种完全不同的生活。所以这种高能的光确实为宇宙打开了一扇新的窗户。”

MAGIC收集的数据显示，GRB 190114C的能量在2000亿到1000亿电子伏特之间，即0.2到1太电子伏特。这是目前发现的最强的GRB事件。来自支持性天文台的观测表明，这个GRB距离地球约40亿光年。根据赫斯的测量，早期的GRB 180720B稍弱一些，记录的能量在1000亿到4400亿电子伏特之间，即0.1到0.44 TeV，据估计距离我们60亿光年。

图解：概念图显示了魔术天文台扫描天空中的伽马射线。图片来源:Superbossa和C. right。

“这些观测最让我惊讶的是，经过十多年的努力，我们终于看到了这样的高能排放，”Levan说。他说，除了这两起事件外，去年夏天还记录了另一起大的GRB，具体细节尚未公布。“这意味着这种发射不是很罕见，而是在伽马暴中很常见。在这种情况下，我们花了这么长时间才找到合适的条件来发现这种异常高能的光，这实在令人惊讶。”Levan告诉天文在线。

这些新论文除了描述了新的grb，还对高能光子提出了解释。高能光子被认为是由一种被称为逆康普顿散射的双刃剑过程产生的。起初，快速加速的粒子在爆炸内部的强磁场中反弹，导致同步辐射(是的，与地球上同步加速器和其他粒子加速器产生的辐射相同，但这是比较的终点)。然后，在第二阶段，同步加速器的光子撞击产生它们的快速粒子，将它们的能量提升到地球大气中记录的极限速度。

说明黑洞如何形成grb的图表。

图片:美国宇航局的戈达德太空飞行中心

grb几乎每天都被卫星记录下来，但从宇宙学的角度来看，它们实际上非常罕见——谢天谢地。把这些东西的力量的角度来看,一个“典型的破裂释放能量在几秒钟,太阳将在整个100亿年的寿命,”天文学家吉玛安德森解释说,科廷大学研究的合著者节点国际射电天文学研究中心在一份新闻稿中。如果伽马暴在我们附近的任何地方爆发，并直接聚焦于地球，就可能引发大规模灭绝。

正如Levan向天文在线解释的那样，这样的事件可能确实发生在地球的远古过去。

“我们在地质记录中可以看到一次大灭绝事件——奥陶纪大灭绝——这与我们预期的伽马射线爆发相吻合，”Levan说。“如果一个事件离地球足够近，现在就影响到我们，我们就会产生一些有些矛盾的效果。”说明黑洞如何形成grb的图表。

图片:美国宇航局的戈达德太空飞行中心

几乎每天都被卫星记录下来，但从宇宙学的角度来看，它们实际上非常罕见——谢天谢地。把这些东西的力量的角度来看,一个“典型的破裂释放能量在几秒钟,太阳将在整个100亿年的寿命,”天文学家吉玛安德森解释说,科廷大学研究的合著者节点国际射电天文学研究中心在一份新闻稿中。如果伽马暴在我们附近的任何地方爆发，并直接聚焦于地球，就可能引发大规模灭绝。

正如Levan向天文在线解释的那样，这样的事件可能确实发生在地球的远古过去。

“我们在地质记录中可以看到一次大灭绝事件——奥陶纪大灭绝——这与我们预期的伽马射线爆发相吻合，”Levan说。“如果一个事件离地球足够近，现在就影响到我们，我们就会产生一些有些矛盾的效果。”

首先，伽马射线会破坏臭氧层，使大量的紫外线到达地表，Levan说。相比之下，由于大气中关键分子的破坏和氧化亚氮的存在，可见光可能会被阻挡。氧化亚氮会阻挡阳光，引发冰河世纪。这种大气效应的双重打击将是……坏的。

“这与4.4亿年前奥陶纪大灭绝时的情况是一致的，尽管这不是唯一可能的解释，”Levan说。“然而，要想影响我们，伽马暴必须离我们足够近，而且它的喷流直接指向我们。观测表明，伽马暴在银河系中实际上非常罕见。”

对此，他补充道:“我们真的不指望会比每十亿年左右受一次重大影响的频率更高——我们没有理由因为这种可能性而失眠。”

每十亿年左右一次，嗯?我喜欢这种可能性。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. gizmodo-乔治Dvorsky- Aphrodite

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