奇怪的近距离伽玛射线暴背离了预测

射线暴的表现出乎意料。

伽玛射线爆发的相对论性喷流，充满了恒星坍塌产生的超高能光子。此图为艺术家的描绘。(Credit: DESY, Science Communication Lab)

科学家团队已经尽力观察伽玛射线暴，这是宇宙中最激烈的爆炸。

天文学家认为，约5至10倍太阳大小的大质量恒星，在燃烧殆尽时会直接塌缩成黑洞，这时候伽玛射线暴就发生了。伽玛射线暴也可能发生在两个超密度恒星遗骸——中子星碰撞时，这一过程常常会形成黑洞。而在2019年几个夜里观察到到的伽玛射线暴可能距地球仅10亿光年，由于这些剧烈事件的发生而相对更近。

“当这个伽玛射线暴发生时，我们看得一清二楚”，DESY的物理学家安德鲁·泰勒以及合著者在声明中说道，“我们可以观察到前所未有的伽玛射线能量，持续了好几天”。

两个NASA空间观测器，Fermi 和 Swift，首次观察到这一事件。它在2019年8月29日被探测到，因此被称为GRB 190829A。这场烟花般绚烂的绽放来自波江星座，南半球星空的一条宽阔的星河。

为了理解究竟发生了什么，科学家知道这一消息后，调动了纳米比亚的一组由5个伽玛射线望远镜组成的系统——高能立体望远镜系统(HESS)。经过了三夜，共观测到13小时的爆炸。

来自伽玛射线暴的超高能光子，进入地球大气层时被纳米比亚的高能立体望远镜系统探测到。此图为艺术家的描绘。 (Credit: DESY, Science Communication Lab)

有了这些观测结果，我们便可以分析更高能的光子，来自更遥远的伽玛射线暴。

“这正是这场伽玛射线暴非同凡响的地方”，马克斯-普朗克核物理研究所的天体物理学家Edna Ruiz-Velasco与他的合著者在同一份声明中说道，“它发生在我们的后院，这里不同于更遥远的宇宙，超高能光子在与背景光线到达地球的路上碰撞时，不会被吸收。”

NASA的移动卫星正在探测伽玛射线暴产生的X射线。此图为艺术家的描绘。 (Credit: DESY, Science Communication Lab)

这支团队经分析发现，X射线与超高能伽玛射线的图样相吻合——这是科学家始料未及的，因为他们相信这两种辐射是由不同现象造成的。

可是目前，我们只观察到地球表面4个这样的爆炸。因此，我们希望新的仪器与更多的观察能够进一步挖掘伽玛射线暴的秘密。

相关知识

黑洞是一种银荔很大时空区域。它的引力太大了，任何事物、粒子，甚至光这种电磁辐射，都无法从中逃脱。据广义相对论预测，高密度的物质可以使时空变形，从而形成黑洞。无法逃脱的区域边界叫做事件视界。尽管黑洞对经过它的物体的命运与环境有很大影响，它内部却没有可探测的特征。在很多方面，黑洞就像一个理想黑体，因为它不会反射光线。此外，据扭曲时空的量子场论预测，事件视界会发出霍金辐射，与黑体辐射光谱一致，当温度与黑体自身质量成反比时。对于星际间黑洞而言，温度是数十亿开尔文的量级，因此无法直接观察。

霍金辐射（英语：Hawking radiation）是以量子效应理论推测出的一种由黑洞散发出来的热辐射。此理论在1974年由物理学家史蒂芬·霍金提出。[1]有了霍金辐射的理论就能说明如何降低黑洞的质量而导致黑洞蒸散的现象。

而因为霍金辐射能够让黑洞失去质量，当黑洞损失的质量比增加的质量多的时候就会造成缩小，最终消失。而比较小的微黑洞的发散量通常会比正常的黑洞大，所以前者会比后者缩小与消失的速度还要快。

霍金的分析迅速成为第一个令人信服的量子引力理论，尽管目前尚未实际观察到霍金辐射的存在。在2008年6月NASA发射了GLAST卫星，它可以寻找蒸发的黑洞中γ射线的闪光。而在额外维度理论，高能粒子对撞也有可能创造出会自我消失的微黑洞。

BY:Meghan Bartels

FY: 画屏烟

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