伽马射线:宇宙中最强的辐射

每个人都听说过电磁频谱。它是所有波长和频率的光的集合,从无线电和微波到紫外线和伽马射线。我们所看到的光被称为光谱的“可见”部分。其余的频率和波对我们的眼睛是看不见的,但可以通过特殊仪器检测到。...

每个人都听说过电磁频谱。它是所有波长和频率的光的集合,从无线电和微波到紫外线和伽马射线。我们所看到的光被称为光谱的“可见”部分。其余的频率和波对我们的眼睛是看不见的,但可以通过特殊仪器检测到。

gamma-ray sky

伽马射线是光谱中能量最强的部分。它们的波长最短,频率最高。这些特征使它们对生命极其危险,但它们也告诉天文学家许多关于宇宙中发射它们的物体的信息。伽马射线确实发生在地球上,当宇宙射线撞击我们的大气层并和气体分子相互作用时产生。它们也是放射性元素衰变的副产品,特别是在核爆炸和核反应堆中。

伽马射线并不总是一种致命的威胁:在医学上,它们被用来治疗癌症(除其他外)。然而,这些杀手光子有宇宙来源,在很长一段时间里,它们对天文学家来说仍然是个谜。他们一直如此,直到建造了能够探测和研究这些高能辐射的望远镜。

宇宙伽马射线源

今天,我们对这种辐射以及它在宇宙中的来源有了更多的了解。天文学家从超新星爆炸、中子星和黑洞相互作用等高能活动和物体中探测到这些射线。这些都很难研究,因为涉及到高能量,它们有时在“可见”光中非常明亮,而且我们的大气层保护我们免受大多数伽马射线的伤害。为了正确地“看到”这些活动,天文学家向太空发射了专门的仪器,这样他们就可以“看到”来自地球上空空气保护层的伽马射线。美国宇航局的轨道Swift卫星和费米伽马射线望远镜是天文学家目前用来探测和研究这种辐射的仪器之一。

γ射线暴

在过去的几十年中,天文学家已经从天空中的不同点探测到了极强的伽马射线爆发。天文学家所说的“长”是指只有几秒钟到几分钟。然而,它们之间的距离从数百万光年到数十亿光年不等,这表明这些物体和事件必须非常明亮,才能从整个宇宙中看到。

所谓的“伽马射线爆发”是有史以来最具能量和亮度的事件。它们能在几秒钟内释放出巨大的能量,比太阳在整个存在过程中释放的能量还要多。直到最近,天文学家还只能推测是什么导致了如此大规模的爆炸。然而,最近的观察帮助他们找到了这些事件的根源。例如,Swift卫星探测到一个伽马射线爆发,它来自一个距离地球120多亿光年的黑洞的诞生。那是宇宙历史的早期。

有一些短的爆发,不到两秒长,多年来一直是个谜。最终,天文学家将这些事件与称为“千新星”的活动联系起来,当两颗中子星、一颗中子星或一个黑洞合并在一起时,就会发生千新星。在合并的时刻,它们发出短暂的伽马射线爆发。它们也能发射引力波。

伽马射线天文学史

伽马射线天文学起源于冷战时期。伽马射线暴(GRB)最早是在20世纪60年代由Vela卫星组探测到的。起初,人们担心这是核攻击的迹象。在接下来的几十年里,天文学家开始通过搜索光学(可见光)信号以及紫外线、x射线和信号来寻找这些神秘的精确爆炸的来源。1991年,康普顿伽马射线天文台的发射将宇宙伽马射线源的探索推向了一个新的高度。它的观测结果表明,伽马射线暴发生在整个宇宙中,而不一定发生在我们自己的银河系中。

从那时起,意大利航天局发射的BeppoSAX天文台和美国宇航局发射的高能瞬变探测器就被用来探测伽玛暴。欧洲航天局的综合任务于2002年加入了这项搜寻工作。最近,费米伽马射线望远镜观测了天空并绘制了伽马射线发射器的图表。

快速检测GRB的需要是寻找导致GRB的高能事件的关键。一方面,非常短的突发事件很快消失,使我们很难找出其来源。X卫星可以捕捉到猎物(因为通常会有相关的X射线耀斑)。为了帮助天文学家快速锁定伽马射线暴源,伽马射线暴坐标网络立即向参与研究这些爆发的科学家和机构发出通知。这样,他们就可以立即利用地基和天基光学、无线电和X射线观测站计划后续观测。

随着天文学家对这些爆发的研究越来越多,他们将更好地了解导致爆发的高能活动。宇宙中充满了伽马射线源,因此他们所学到的知识也将告诉我们更多关于高能宇宙的信息。

快速事实

  • 伽马射线是已知的能量最大的一种辐射。它们是由宇宙中能量极高的物体和过程发出的。
  • 伽马射线也可以在实验室中产生,这种类型的辐射在一些医疗应用中使用。
  • 伽马射线天文学是通过轨道卫星完成的,轨道卫星可以在不受地球大气层干扰的情况下探测伽马射线天文学。

  • 发表于 2021-09-11 18:34
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  • 分类:地理

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