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第70章 γ射线暴

γ射线暴又称为宇宙γ射线暴、γ射线爆发,简称GRB。这种射线暴具有爆发时间短、能量大、释放快等特点。最早的发现,是美国核爆炸探测卫星“维拉”(1973)所作的。后来康普顿天文台升空,一下子就探测到几百个γ射线暴。命名有两种方法,一种是用GB加注位置赤经、赤纬,如1979年3月5日特大γ射线暴为GB0526-66。另一种用日期来命名如一天内有几个爆发就加注a.b.c……例如上述特大爆发为当天发现的第2个,就记为GBl9790305b,它也就是GB0526-66。

γ射线爆发有单个脉冲、双脉冲和多个脉冲的过程。例如GB781124事件上升时间为2~3秒,衰减时间为5~10秒。爆发持续时间各不相同,最短的(CB820405)短于12毫秒,最长的(GB840304)长于1000秒。爆发脉冲之间很少有周期性。爆发源在空间的分布是各向同性的,没有集中于银道面的趋势,也没有向银心集聚,分布也比较均匀。

我们来看看一个特殊的γ射线暴GBl9790305b。这个着名的爆发曾经被9个空间探测器观测到。它的位置跟大麦哲星伦云内超新星遗迹N49位置相符,爆发源在N49的距离约180万光年,则估计辐射能量达1037焦耳。比以往发现的最强爆发强几十倍。爆发脉冲极短,从背景计数与上升到峰值,强度增加两个数量级,只用1毫秒的时间,比一般γ射线暴短几百倍。头一次爆发持续120毫秒之后,跟着发生一系列弱的周期脉冲。周期脉冲是由中子星的自转而形成的。

这个巨大的爆发源是什么?天文学界已提出了几个看法。按照我国天文学家曲钦岳的说法,这个爆发源是在银河系以内的,距离约300光年。这次事件可能发生在一个包含有中子星的双星系统中。由于某种原因,来自伴星的大量物质突然向中子星极区表面注入。在注入过程中,大部分电子飞向中子星表面,以热轫致辐射等机制将动能化为辐射能;极少部分电子被加速,通过非热轫致辐射产生γ射线,甚至可以在中子极区发生正、负电子对的湮灭而产生γ射线。爆发时注人中子星表面的质子与表面物质碰撞,也将动能转化为热能,形成硬X射线。

人们已发现的宇宙X射线暴有1000多个,除了GB790305b以外,还没有一个爆发在光学、射电或红外波段观测到宁静对映体。这些爆发是随机的,来去无踪,行为不定。但能量是那么的大,所以引起天体物理学家的高度重视。它们是产生于银河系以内,还是在银河系以外的?目前流行的一种说法是,γ射线暴起源于整个宇宙中,它跟宇宙的起源有关,但详细情况目前仍无法了解。