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.     

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。     

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。     

伽玛射线暴

2008年3月19日，美国宇航局的“雨燕”卫星探测到4个伽玛射线暴（英文简称GRB），其中一个被称为“GRB 080319b”的伽玛射线暴发生在牧夫星座方向，距离地球有75亿光年之遥，但余辉却十分明亮，仅凭肉眼就能看得很清楚。     

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…     

"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。     

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.     

星星会不会发射无线电波

长期以来,人们一直通过观测和分析星星发出来的光波来认识恒星的性质.其实,恒星不但可以发出人眼可以看见的光波,还发射出多种人眼看不见的电磁波,如红外线、无线电波以及紫外线、X射线、伽玛射线.这些电磁波和可见光并无实质上的不同,只是波长不同而已.     

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。     

针孔伽玛相机的信道模型

针孔伽玛相机是研制高分辨率针孔SPECT 系统的基础. 采用信息论中的信道模型对针孔伽玛相机进行研究. 通过面源模型, 将针孔伽玛相机从有噪、有损信道近似为一个无噪、无损信道, 然后给出了针孔伽玛相机的平均互信息量近似计算公式. 成像实验验证了理论公式的适用性. 因此, 针孔伽玛相机可以用信道模型来描述, 平均互信息量可以作为一个性能指数用于针孔伽玛相机的优化设计与使用.     

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…     

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。     

宇宙之谜的线索

一个被认为围绕在银河系周围的看不见的晕圈可能成为两个天文学之谜的答案。 以色列的比尔沙巴,本古里安大学的戴维·埃勒和加州大学伯克利分校的约瑟夫·秀克认为:高速运动的脉冲星和伽玛射线的突爆现象可能都是因为在这个晕圈中,当白矮星相撞时,产生了中子星而造成的。 众所周知,大多数的星系都是被看不见的球状晕圈所包围,而这     

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。     

宇宙线起源中物理学前沿问题

宇宙线是由奥地利物理学家赫斯在1912年高空气球实验中发现的.此后,人们在宇宙线的研究中发现了众多的基本粒子及其相互作用规律,中微子振荡的最早发现也来自太阳中微子和大气中微子实验.迄今为止,人们所知道的最高能量的粒子也来自于宇宙线的观测.宇宙线的起源、加速和传播是一个世纪科学问题,从中诞生了高能伽玛天文学、高能中微子天文学和极高能宇宙线天文学.目前,人们已经发现了为数众多的电子加速源,但作为宇宙线成分中最为主要的核子,其起源问题依然没有解决.精确测量宇宙线核子的成分和能谱,观测和研究高能伽玛射线、高能中微子及极高能宇宙线的产生地点和相关机制,有助于解决宇宙线的起源问题.此外,这些研究也是间接探测暗物质粒子,研究宇宙演化和新物理学规律的重要手段.     

科学家为何偏爱中微子

<正>人类首次确认37亿光年之外的超高能中微子的源头,这是继引力波之后的又一重大天文事件!人类探索宇宙的下一个重大发现也被认为或许就藏在宇宙中微子中。2018年7月,由威斯康辛大学麦迪逊分校主导的"冰立方"小组宣布,冰立方探测器于2017年9月22日探测到一个来自37亿光年之外的超高能中微子。美国宇航局(NASA)的费米卫星小组则宣布:在同一方向的一个编号为TXS 0506+056的天体的伽玛射线的亮度在此期间突然变大,这意味着这个中微子很可能来自耀变体     

脉冲星创生“宇宙手”

近日，美国宇航局公布了由“钱德拉X射线望远镜”新近拍摄的一张不同寻常的深空X光照片，其上显示的手状星云让人十分惊讶。实际上。照片显示的是从脉冲星B1509发出的强力粒子流。     

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 1806-20”的爆炸。“SGR 1806-20”是目前已知的大约10颗磁星之一,磁星是拥有超强磁场的中子星(中子星是全部由中子构成的星球)。“SGR 1806-20”位于人马座,距离地球大约50000光年。科学家现在     

最遥远的距离

早晨,辰简单地洗漱完毕,吃过早餐,便开着他小小的太阳能汽车缓缓驶出了家门。他是一个年轻的男子,沉默,皮肤黝黑,有一双细长镇定的眼睛,除此之外,他和伽玛星上的男子似乎并无显著区别。在伽玛星上,特殊的环境,使得这里的人眼睛和头发就像调色板上的色彩,缤纷绚烂,无奇不有。他的眼睛和头发都是黑色的,只有细心的人才会注意到,当阳光照在他的身上时,