如何理解高能伽玛射线暴?

伽玛射线暴(简称伽玛暴或gamma ray burst,GRB)是来自宇宙深处的、短时标的伽玛射线突然增强的现象,是宇宙大爆炸之后最猛烈的爆发现象.伽玛暴可分为长暴(持续时间T_(90)2 s)和短暴(T_(90)2 s).观测发现,长暴起源于大质量恒星的塌缩,而短暴起源于双致密星的并合.除了瞬时伽玛辐射,伽玛暴分别在暴后周、月和年时间量级上还会产生X射线、光学和射电余辉.理论上,伽玛暴的瞬时辐射被认为产生于相对论喷流内部的能量耗散过程,而多波段的余辉则产生于相对论喷流与外部介质之间的相互碰撞引起的外激波.因此,伽玛暴是研究致密天体(恒星级质量黑洞和中子星)诞生、引力波辐射、相对论激波、极高能宇宙线、高能中微子等极端物理现象以及高精度检验基本物理原理的天文实验室,也是早期宇宙恒星形成和演化、高红移星系、高红移宇宙学的重要探针.伽玛暴的研究横跨当今天文学、宇宙学、物理学等学科,是当前国际竞争最激烈的自然科学基础研究领域之一.2017年8月17日,LIGO(laser interferometer gravitational wave observatory)/Virgo引力波天文台和Fermi卫星同时分别探测到引力波事件GW170817和短时标伽玛暴GRB170817A,开辟了多信使天文学的新时代.本文结合相关的关键科学问题评述了伽玛暴和引力波电磁对应体研究领域的最新研究进展,并基于伽玛暴学科领域的发展态势和我国现有的研究基础,讨论如何抓住机遇、布局跨学科的重大研究计划,促进国内与伽玛暴相关科学设备成果的最大化,全面提升我国在这个领域的国际影响力.     

星震

想象一个星球，其表面被极强磁场所破碎，这听起来很不可信。但是，却解决了一个长期未决的奥秘。1979年3月5日，一个突然的伽玛射线暴冲击了太阳系。有10几颗能在这一波段作探测的卫星，其探测器受到猛然一台，超出了它们的测量标度。该现象延续了5秒钟，但射线暴的能量却保持了迄今测得的宇宙伽玛射线的最高记录。在天空的同一部位，随之还出现了不少次较弱一点的暴，同时也探测到出自其他源的一些零星暴。这些伽玛射线并非出于毁灭源的爆发事件，因为这些暴重复多次，对此天文学家感到困惑，那么究竟是什么东西提供了这种突然而巨大的能…     

人类首次观测黑洞诞生

不久前，美国航空航天局的天文学家们通过“褐雨燕”卫星，历史上首度成功地观测到浩瀚宇宙中的“大事件”——一个宇宙黑洞的诞生，首次探测到持续时间极短的伽玛射线爆发衍生的可见光。     

乘飞机当心得癌症?

<正>科学家最近警告说,靠近雷暴飞行的飞机上的乘客有可能面临危险剂量的伽玛射线辐射。伽玛射线是光的最强力形式。在太空中,伽玛射线是由超新星爆发等暴烈事件和中子星之类的强力天体制造的。     

关于伽玛射线暴磁场的若干思考

伽玛暴火球激波模型虽然从整体上形象地说明了爆发后的过程和主要特征，但近年随着观测的深入，似乎也暴露了它在有些方面的考虑可能还不完全，例如它采用同步辐射近似,就相当于承认其磁场基本上是一种均匀场,而均匀场只有单一的一种形态，这无疑就将磁场强弱以外的所有其他重要信息全都抹掉了。尤其在伽玛暴激波中,其密度、压强等物理量都认为是非均匀的，怎么唯独由扰动机制产生的激波磁场又能看成均匀的呢？！ 本文仔细分析了这一问题,认为激波磁场中磁场弯曲引发的辐射可能才是主体部分,火球激波模型在解释某些最新观测结果时遇到困难,可能正是忽略了这部分辐射的缘故。如果用适合于弯曲磁场的同步-曲率辐射公式,就能很好地拟合一系列伽玛暴谱,统一解释过去难以说明的高能拐点和能量过剩现象, 并对辐射区磁场结构、产生机制以及激波加速机制做些初步的推断。     

警惕:来自自然界的风险

世界经济论坛(WEF)年初公布了2013年全球风险报告,其中包括与《自然》杂志合作撰写的"X因素:人类活动导致的低概率高影响力风险".但与此同时,自然界也存在着许多不可预知的风险威胁(地球地质记录留下了这些罕见而可怕灾难性事件的证据),从小行星撞击、超级火山大爆发到伽玛射线暴.《自然》杂志近期文章对来自地球和浩瀚宇宙的这类惊天动地大事件的威胁进行了探讨.     

磁星大爆发点亮银河系

2004年12月27日，一次极为猛烈的伽玛射线爆发淹没了银河系中所有其他恒星的光辉。这次大爆发历时仅1/10秒，但释放的能量却比太阳在10万-20万年里释放出的能量还多。这次爆发源于一颗直径只有20千米的磁星-“SGR 1800-20”的爆炸。     

ARGO YBJ：为期5年的伽玛射线巡天观测＊

ARGO YBJ实验已经稳定运行了5年,产生了许多重要的科研成果。本文将总结ARGO YBJ对伽玛天文领域的贡献,包括河内源的伽玛射线能谱,河外活动星系核的爆发等现象的深入研究,以飨读者。在不久的将来,已经在计划之中的LHAASO实验将成为该领域内新一代的实验装置,对本文所介绍的所有研究,都将会得到极大的增强,显著地深化我们在伽玛射线天文学领域观测方面的研究。     

γ射线暴的一年

2005年的多个γ射线暴（以下简称γ暴），使得天体物理学家瞄准了银河系内外的中子星以及最为遥远的暴发——[编者按]     

"信使号"怎样探水星

"信使号"上共安装有8台仪器。双重成像系统这架仪器由两个照相机组成,用来绘制地形。 伽玛射线和中子频谱仪它探测水星表面的放射性元素或被宇宙线激发的表面元素发射的伽玛射线和中子。用来描绘不同元素的相对丰度图和鉴别水星两极照不到阳光的区域是否存在冰。     

动态

伽马射线暴，射杀宇宙生命
　　谁是太空中最厉害的“杀手”？伽马射线暴！来自耶路撒冷希伯来大学的物理学家发现，伽马射线暴能够杀死一定范围内的宇宙生命。更致命的是，伽马射线暴还会定期发生，这大大延缓了宇宙生命进化成高级物种的进程。     

探测来自宇宙的伽玛射线

天文学家已在过去二十年里发现宇宙中产生大量能源的所在,一种来自宇宙的辐射线为我们直接研究银河的中心“能源”提供了条件,使我们能够探测产生巨大能量的类星体,并提供有助于我们探查黑洞的一种独特的信号,它就是宇宙中最短波长的伽玛射线。     

天体Ⅰ型X射线暴中的核物理

X射线暴(X-ray burst)是指天体的X射线亮度突然增强10～50倍的天文现象.它是发生在由一颗中子星(或者黑洞)和一颗伴随的"捐赠者"伴星(通常为红巨星)所构成的密近双星系统里的剧烈核过程.作为宇宙中发生最频繁的热核爆炸事件, X射线暴已广泛为国际上众多基于卫星的X射线观测站所观测和研究,其中包括2017年中国发射的"慧眼"硬X射线调制望远镜.核物理学家需要提供精确的核物理输入量,例如原子核质量、衰变寿命、核反应率等,结合天体物理模型,进而深入理解X射线暴中天文观测到的光变曲线、双星系统相应的天体物理环境参数,以及爆炸灰烬中的核素丰度分布等重要科学问题.本文针对天体Ⅰ型X射线暴中关键核反应研究进行了系统的阐述,详细介绍了X射线暴中的一些主要核合成过程,以及所需的关键核物理输入量,总结了相关研究方向的具体目标,为研究者指出了未来可能的研究方向.     

宇宙γ射线暴

宇宙γ射线暴(以下简称γ暴)是七十年代高能天体物理学中的重大发现。如同六十年代X射线源、射电脉冲星的发现一样,γ暴的发现也是偶然的,然而,又是空间科学发展的必然产物。这种γ射线的爆发短暂、高能、出现又无规则,因而吸引了许多实验和理论工作者。它们来自何方?是什么样的天体在怎样的过程中产生的?至今仍是一个诱人的谜。     

科学之窗

来自银河系中心的反物质美国海军研究实验室（NRL）的库费斯和西北大学的帕塞尔在5月上旬的高能天文学会议上宣布，他们观测到银河系中心上方数千光年处稀薄的光晕区喷射反物质和炽热的气体。目前，天文学有关银河系的知识可能因这一发现而有所改变。据海军研究实验室的伽玛射线天文学家介绍，反物质的喷射使银河系中心和星系的遥远边缘连接起来，这种宇宙现象揭示出星系中心对其边缘的制约。研究人员利用航空航天局康普顿伽玛射线观测站（GR）上的设备绘制出了银河系中心的高能图，从而得出了上述结论。由于尘埃弥漫，通过可见光和紫外线…     

宇宙线粒子的时间相关

1973年宇宙γ射线暴的发现,引起人们猜想:对于宇宙线荷电粒子,是否也存在类似的高能爆发现象?近年来,已开始出现寻找宇宙线粒子暴的实验。例如,寻找关于γ暴起源的尘粒模型所预期的地面μ子暴,寻找超高能区(10~(13)～10~(14)eV)γ射线暴在空气中引起的次级粒子暴。这些实验都是研究在宇宙线粒子计数的泊松分布背景上是否存在异常的高计数事例,它们的结果都是否定的。这些实验都采用不加选择地测量粒子计数分布的办法,因而比较稀少的爆     

伽马暴——闪光背后的星空传奇

长暴与短暴 20世纪60年代，美国军方发射了一组名为“维拉”（Vela）的探测卫星，其目的是探测发生在大气层和外层空间的核爆炸。那时，世界正处在冷战时期。美国想用这种卫星监测其他国家，尤其是苏联的核试验。     

多信使的盛宴

<正>在过去几十年内,天文学家已经观测到了几千个耀变体。"耀变体发射高能宇宙线和高能中微子"的图景很漂亮,却一直未得到有力的证实。但这个局面在2018年9月发生了改变:"冰立方"探测到一个遥远的超高能的中微子,而伽玛射线卫星探测到同一方向来的伽玛射线辐射。这两个探测结果表明,"耀变体发射高能宇宙线和高能中微子"的图景很可能是正确的,因此这个结果也被视为多信使天文学的一大突破。     

对目前流行的γ暴机制的质疑

据美国Astronomy Magazine网站2007年2月12日报道，以美国得克萨斯大学库马（P．Kumar）为首的天文观测小组对目前流行的γ射线暴的爆发机制提出了质疑。     

探索太阳活动的奥秘

<正>2022年10月9日，“夸父一号”（先进天基太阳天文台，中国综合性太阳探测专用卫星）向太阳奔去。“夸父一号”重约859千克，运行于720千米高的晨昏太阳同步轨道上。在这样的轨道上运行，卫星可以长时间连续地对太阳进行观测，能最大限度地为科学载荷提供良好的观测环境。“夸父一号”的科学目标是“一磁两暴”，即太阳磁场、太阳耀斑和日冕物质抛射，它们是构成太阳活动的关键要素。那么，“一磁两暴”是怎么回事?太阳活动又隐藏着怎样的奥秘呢？