推荐:科学家发现伽马射线爆发的能量比可见光的能量大万亿倍

伽马射线爆发是宇宙中最强大的爆炸。这些爆炸事件持续一小会儿到几分钟,发出的伽马射线与宇宙中所有恒星的总和相同。这样的极端能量释放会造成巨大灾难性的事件,比如一颗大质量恒星的死亡,或者两颗紧凑型恒星的合并,伴随着一种大范围的能量余晖,需要很长的时间才会消退。

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自从发现第一次伽马射线爆发以来已经有几十年了,但是它们的一些基本物理特征还不清楚。来自一个国际研究团队乔治华盛顿大学的两名天体物理学家,克里莎·库韦利奥图和亚历山大·范德霍斯特,对这些事件中的物理过程研究迈出了重要的一步,最新的这一发现成果发表在《自然》杂志上。

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研究人员观察到伽马射线爆发的余晖显示出比可见光的能量大万亿倍。

GW的物理助理教授范德霍斯特博士说:“这种非常高的能量释放以前曾在理论研究中预言过,但在此之前从未被直接观察到。”

“经过45年的观察,我们刚刚证实了伽马射线爆发的另一个未知成分的存在,这大大增加了伽马射线爆发的整体能量预算,”GW的物理学教授库维利奥图博士补充道。

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在2019年1月14日的时候,研究人员发现了一个标记为GRB 190114C的突发事件。这一发现在全世界20多个观测站和仪器的范围内引发了一场广泛的电磁光谱观测运动。这一次这个国际团队探测到伽马射线190114 C的前所未有的信息,捕捉到伽马射线爆发余晖辐射在17个数量级能量范围内的演化过程。

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van der Horst博士和Kouveliotou博士也是这次研究的合作者,他们负责跟踪伽马预算190114C余晖中无线电波发射的分小组的一部分。该研究小组使用南非新的Meerkat射电望远镜记录辐射,与非常高能的伽马射线相比,辐射位于光谱的另一端。

“Meerkat是一个新的无线电观测站,具有很好的灵敏度,”范德霍斯特博士说。“观察这类事件是一个很好的设施。我们的团队正在实施一项多年计划,观察未来几年更多的伽马射线爆发和其他宇宙爆炸。”

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GRB 190114C的独特之处在于,研究人员首次在余晖发射中观测到了具有太电子伏特(TeV)能量的光子。使用西班牙拉帕尔马的魔法协作望远镜,研究人员注意到,TeV光子的发射强度是TeV能量中已知最亮的蟹状星云(Crab Nebula)的100倍,蟹状星云是最稳定的能射源。然而,正如预期的那样,这种非常高的能量发射在事件发生后大约半小时内迅速消失,而光谱其他部分的余晖发射则会持续很长时间。

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研究人员注意到,观察到的余辉光光谱的形状揭示了一种称为“逆康普顿发射”的发射过程。这一事件支持了逆康普顿发射通常在伽马射线爆发中产生的可能性。

“非常神奇,西班牙拉帕尔玛的TeV光子探测器,为伽马射线爆发的研究打开了一个新的窗口,”库维利奥图博士说。“我们期待着用更多的探测来理解它们的物理和伽马射线爆发的真正能量释放。”

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伽马射线爆是宇宙中最恐怖的天文事件,一次爆发可以照亮整个星系,虽然持续时间短,但它扩散的范围非常广,笼罩其范围内的一切生命都会被杀死,使爆发范围内成为一片死寂之地。


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