伽馬射線暴是怎麼產生的？

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毫無疑問伽馬射線暴是宇宙中最具毀壞力的能量之一，但它怎麼產生的？

「伽瑪射線爆是怎麼產生的」是一個天文學家一直在試圖回答的問題。

人們認識的經歷大概是這樣的：

（1）根據伽瑪暴的宇宙學距離，可以知道在伽瑪暴發生的這短短零點幾秒到幾十秒的時間裡，這次爆發釋放出了非常巨大的能量（可能比太陽正常發光100億放出的總能量都多）。

（2）其次，根據觀測到的伽瑪暴輻射流量的變化時間（delta t，可以短到毫秒量級），可以推斷產生伽瑪暴的區域尺度不會很大。如果發光區域是一個靜止的光球，那麼其尺度不會大於光速乘以光變時標（10^7cm）。

（3）考慮到爆炸瞬間那麼多能量集中在那麼小的區域中，那麼那個地方一定會有大量的正負電子對生成，從而使得那個區域變得極端不透明。其結果是，從這樣一個區域發出來的輻射，應該具有黑體輻射的性質。但是，但是，觀測上看到的伽瑪暴輻射能譜是分段冪律譜，而不是黑體譜！

（4）上面那個矛盾告訴人們，輻射區域應該比（2）裡面的估計大。一種可能就是那個輻射的區域其實不是靜止的，而是高速運動的，其速度非常接近光速。當然即使這樣，發光區域的尺度仍然是恆星級別的。

（5）根據以上分析，大家得出結論，伽瑪暴是恆星級天體的劇烈能量釋放過程，這部分能量在短時間內釋放出來，裹挾著一定量的物質，把他加速到了極端相對論的程度，最終在變成透明的時候發出了伽馬射線輻射。

在以上理解基礎上，大家可以進一步推斷：

（1）什麼樣的恆星級天體時間可以在這麼短的時間內釋放這麼大的能量？最可能的是大質量恆星的核心塌縮和雙緻密天體的併合。這種理論設想與觀測到長暴和短暴兩種類型非常吻合。後來也不斷受到觀測的支持。最近看到的雙中子星引力波事件則是為後一種情況給出了直接的證據。

（2）爆發釋放的能量是什麼形式的？一種可能是光子、另一種可能是磁場？不管是那種情況，都會有極為強大的壓強加速其裹挾的物質。但具體是哪一種，目前還沒有定論。

（3）如上所述，爆發中產生的能量首先是轉化為了物質的動能。那麼後來的伽馬射線是怎麼產生的？有兩種代表性的看法，一種是加速後的物質存在很多不同速度的成分，相互之間碰撞將動能再次轉化為輻射。另一種是，磁能在加速物質的同時，還通過磁力線的重聯，產生部分內能，導致發光。這兩種方案目前也沒有定論。實際情況，很可能兩種機制都參與了作用（如張冰提出來的ICMART模型）。

一般情況下，伽馬射線暴根據其持續時間的長短，以兩秒為界限，分為長暴和短暴。長暴可能與大質量恆星塌縮有關，短暴可能與緻密星併合（中子星-中子星或中子星黑洞）有關。無論是長暴和短暴中間都可能形成一個恆星質量的黑洞，黑洞周圍有一個吸積盤。吸積盤上的中微子湮滅是伽馬暴可能的能源機制之一。另外，通過連接黑洞視界處的磁場也可以提取黑洞的旋轉能，從而為伽瑪暴提供能量。