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中国时间: 22:14 2016年12月08日星期四

揭开伽玛射线爆发奥秘


美国航空航天局最近发射一颗卫星,希望解开伽玛射线爆发的谜团,找到它神秘的起因。

*40年前发现伽玛射线爆发*

伽玛射线爆发是宇宙空间最光彩夺目、又能量超强的爆发 。差不多在40来年前美国的一颗人造卫星偶然发现伽玛射线爆发,当时卫星上的伽玛射线侦测器测得伽玛射线大大增加,因为宇宙间突然出现了伽玛射线闪光。

这颗卫星原本是在监控地球上的核试验,核爆炸会产生X光和伽玛射线。但是这颗卫星测得的伽玛射线并非来自地球,而是来自遥远神秘的宇宙深处。是什么促使威力如此强大的伽玛射线爆发呢?这始终是个谜。

*金尼:明信片般的短笺*

要是肉眼能看见伽玛射线的话,人们会常常看到它的光芒在浩瀚的天空四处闪现,正像大会堂内照像机的闪光灯一样。这种一闪即逝的光芒是突如其来、无法预计的,而且从来不会在同一地点出现第二次。美国航空航天局的安妮·金尼是这样描绘伽玛射线爆发的。

她说:“当我们通过伽玛射线镜片注视天空时,会看到遥远的宇宙仿佛发来仅十秒长的信息。我们一点儿都不了解这些信息究竟来自何方、前往何处,但是我们知道它们是像明信片那样的短笺而不是长信。”

*伽玛射线为什么爆发?*

天文学家说,什么也比不上伽玛射线爆发的威力强大。伽玛射线一次爆发所释放的能量竟然超过太阳一年所释放能量的一千亿倍。这不免引起航空航天局伽玛射线专家尼尔·格雷尔的感叹。他说:“怎么可能在如此短促的一霎那产生那么巨大的能量呢?”

这当然是谁也解答不了的问题,因为迄今为止还没有人知道伽玛射线爆发的起因。有一种观点认为,这可能是宇宙黑洞形成的信号,宇宙黑洞是殒落的星星的葬身之地。黑洞的密度、质量和引力如此之巨大,以致连光都难逃陷入黑洞的命运。伽玛射线专家尼尔·格雷尔是这么解释的。

他说: “使得星球陷入其中的黑洞有如此巨大的引力,有可能为伽玛射线爆发提供能量。所以我们认为,伽玛射线爆发也许是黑洞这个宇宙婴儿诞生时的哭叫,这是宇宙各处存在的普遍现像。”

*揭示真相困难重重*

人们最初发现伽玛射线爆发是近40年前,具体地说是在1967年由监控苏联是否遵守禁止核试验条约的美国军用卫星测得的。

这些军用卫星当时虽然没有发现违约行为,但是却有意外收获:在70年代初公布的卫星数据资料揭示,在太阳系以外时常有伽玛射线的这种神秘闪光。

到了90年代,像美国航空航天局的康普顿伽玛射线观察仪以及意大利的贝波萨克斯人造卫星之类的宇宙飞行器揭示,外空间四面八方都发生这种伽玛射线爆发,而且和我们地球相距几十亿光年,远远超越了银河系的范围。

但是由于伽玛射线爆发一闪即逝、难以捉摸,而且探测这种爆发的过程又特别繁琐,所以要进一步探知它的真相困难重重。

*Swift卫星探测伽玛射线*

科学家们通常采用的步骤是在贝波萨克斯人造卫星测得伽玛射线爆发后,随即处理有关信息,地面控制部门再次指令卫星观察刚才发生爆发的那部份天空。同时,地面上的望远镜也被指示通过X光及其它不同波长的光波进行观察。整个程序会花费一天的时间。

而美国航空航天局刚发射的称为Swift的卫星,顾名思义是快速反应的天文探测器。负责这颗卫星运作的是宾州大学的约翰·努塞克。他说,伽玛射线爆发一开始,卫星望远镜的探测器就能立即感应,并导致卫星围绕爆发地点快速旋转,采用所需要的不同波长的光波来集中观察这一爆发的进程以及爆发后的余光。努塞克介绍了Swift卫星的优越性能。

他说:“Swift卫星具有这种巨大的优势,实际上它的整体设计构思是把所有一切都会合在一起。所以我们具备这样的潜力,也就是从伽玛射线爆发开始到卫星完成整套数据的分析仅仅需要20秒钟的时间。从科学家的角度来看,这正是你在新领域取得进展所必需的要素。”

而且Swift卫星对伽玛射线的快速反应还意味着地球上的望远镜也能立即得到提供后备观察的指令。努塞克说,Swift卫星无比快速的探测技术极其重要,所以它的功用不会只限于观察伽玛射线,研究 人员最终也会应用它来观察其它天文现像。努塞克说Swift卫星将会大有作为。

他说:“这种快速反应在天文物理学的许多领域都有用。我喜欢对负责Swift卫星运作的人员说‘随时准备接听向Swift卫星求援的那类电话’,因为我猜想那种电话比完成目前的使命也许更重要。”

努塞克说,Swift卫星在头两年的首期任务期间能测得500到1000次伽玛射线爆发。

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