宇宙毀滅地球的力量之劍

06-16

宇宙毀滅地球的力量之劍

　　有些科幻漫畫可能曾告訴過我們，伽瑪射線不會賦予我們超能力。但你也不要對它掉以輕心。事實上如果伽瑪射線爆襲擊地球，它將會在瞬間毀滅所有生命。伽瑪射線爆雖然僅持續數秒時間，但是它是如此強大，如果銀河裡碰巧出現一次這種現象，我們所有人都會變成一堆白骨。要是在距離地球6000光年內發生伽瑪射線爆，它將會剝掉地球的臭氧層，導致大量宇宙射線抵達地球，摧殘人類。伽瑪射線爆是一種特定超新星的副產品，這種現象非常致命，而且特別常見。這也解釋了為什麼我們在其他世界並未發現智能生命，也許它們都被伽瑪射線爆統統消滅掉了。

　　伽瑪射線暴(Gamma Ray Burst, 縮寫GRB)，又稱伽瑪暴，是來自天空中某一方向的伽瑪射線強度在短時間內突然增強，隨後又迅速減弱的現象，持續時間在0.1-1000秒，輻射主要集中在0.1-100 MeV的能段。伽瑪暴發現於1967年，數十年來，人們對其本質了解得還不很清楚，但基本可以確定是發生在宇宙學尺度上的恆星級天體中的爆發過程。伽瑪暴是目前天文學中最活躍的研究領域之一，曾在1997年和1999年兩度被美國《科學》雜誌評為年度十大科技進展之列。

　　伽馬射線暴是宇宙中發生的最劇烈的爆炸，理論上是巨大恆星在燃料耗盡時塌縮爆炸或者兩顆鄰近的緻密星體(黑洞或中子星)合併而產生的。伽馬射線暴短至千分之一秒，長則數小時，會在短時間內釋放出巨大能量。如果與太陽相比，它在幾分鐘內釋放的能量相當於萬億年太陽光的總和，其發射的單個光子能量通常是典型太陽光的幾十萬倍!

　　發現

　　伽馬射線暴是1967年美國Vela衛星在核爆炸監測過程中由克萊貝薩德爾(Klebesadel)等人無意中發現的。

　　恆星的誕生和老恆星的死亡是聯繫在一起的。超大質量恆星迅速老化、爆炸，散發出的星際塵埃快速充斥於星雲之中，超大質量爆炸產生的新物質也被噴發進星雲之中，星雲密度變得很大，孕育新的恆星誕生。在充斥著星際塵埃的星系，大量的恆星生死輪迴正在發生著。由於恆星形成於星際塵埃區域，可推測包裹黑暗伽馬射線暴的塵埃團可能是孕育恆星的誕生之地。

　　冷戰時期，美國發射了一系列的軍事衛星來監測全球的核爆炸試驗，在這些衛星上安裝有伽馬射線探測器，用於監視核爆炸所產生的大量的高能射線。偵察衛星在1967年發現了來自浩瀚宇宙空間的伽馬射線在短時間內突然增強的現象，人們稱之為「伽馬射線暴」。由於軍事保密等因素，這個發現直到1973年才公布出來。這是一種讓天文學家感到困惑的現象：一些伽馬射線源會突然出現幾秒鐘，然後消失。這種爆發釋放能量的功率非常高。一次伽馬射線暴的「亮度」相當於全天所有伽馬射線源「亮度」的總和。隨後，不斷有高能天文衛星對伽馬射線暴進行監視，差不多每天都能觀測到一兩次的伽馬射線暴。

　　至今人們已經觀測到了2000多個伽馬暴。

　　分類

　　伽瑪暴有兩類，短暴(小於2秒)與長暴(大於2秒)。

　　長暴被普遍認為是「超新星的類似物」，標誌著50至100倍於太陽的恆星的毀滅性爆發。當這樣一顆龐大的恆星爆炸時，它會留下一個黑洞，並將這一信息以伽瑪射線的形式掃過宇宙。內在的物理機制首先由加州大學的物理學家Stan Woosley博士提出並發展成形，而他的「坍縮星」模型被認為是解釋長暴的主流理論。

　　短暴更為讓人迷惑。它們的起落時間非常短，不會是超新星，而爆發的能量並不足以構成恆星的爆發。許多研究者認為，它們是由超緻密的中子星(可能也是中子星與黑洞)碰撞產生的。兩種情況都會產生另一個黑洞。然而陪審團仍舊缺席，而研討會上的辯論必然是活躍的。

　　爆發歷史

　　一、星際塵埃吸收伽馬射線暴可見光，2009年6月8日，在美國天文學學會會議上美國加州大學伯克利分校丹尼爾-珀利(Daniel Perley)說：「我們相信已經揭開了黑暗伽馬射線暴的成因之謎。」他和同事們通過加州帕洛馬天文台直徑60英寸的望遠鏡發現「雨燕」探測衛星曾觀測的29個伽馬射線暴中14個是黑暗的，無法觀測到可見光波。他們進一步通過夏威夷凱克天文台的10米望遠鏡進行觀測，結果顯示它們並不是完全處於黑暗狀態。這14個黑暗伽馬射線暴中有3個透出微弱光線，像昏暗的餘暉，其餘的11個伽馬射線暴雖然處於黑暗狀態，但是研究小組發現了導致伽馬射線暴產生的強烈爆炸所在的星系。這說明這些伽馬射線暴產生的星系距離地球不會超過129億光年，因為這已經接近了人類宇宙觀測的極限。而且如果距離超過129億光年，任何可探測的光波都會發生多普勒紅移。

　　幾次特別的伽馬射線暴

　　1997年12月14日發生一次伽馬射線暴，它距離地球遠達120億光年，所釋放的能量比超新星爆發還要大幾百倍，在50秒內所釋放出伽馬射線能量就相當於整個銀河系200年的總輻射能量。這次伽馬射線暴持續時間在一兩秒內，其亮度與除它以外的整個宇宙一樣明亮。

　　1999年1月23日發生的伽馬射線暴比這次更加猛烈，它所放出的能量是1997年那次的十倍，這也是人類迄今為止已知的最強大的伽馬射線暴。

　　在2009年4月23日，天文學家曾觀測到迄今最遙遠的伽馬射線暴，它距離地球131億光年，也是人類觀測到的最遙遠天體，導致該伽馬射線暴發生的強烈爆炸發生在宇宙起源後不到7億年時。研究小組評估稱，黑暗伽馬射線暴在宇宙早期階段所有伽馬射線暴中只佔0.2%到0.7%，這也說明宇宙起源早期並沒有發生非常多的恆星形成現象。

　　2013年11月24日，多國研究人員報告他們利用太空與地面望遠鏡，觀測到截止2013年為止最亮的一個伽馬射線暴，這也是人們觀測到的最劇烈的一次宇宙爆炸。美國航天局的雨燕太空望遠鏡、費米伽馬射線太空望遠鏡以及其他地面望遠鏡，在2013年4月27日觀測到在多個方面都打破紀錄的伽馬射線暴GRB 130427A。它的亮度在地球上拿雙筒望遠鏡都可以看見。根據對餘暉的光譜觀測還發現，這個伽馬射線暴發生在距地球約36億光年處，這個距離僅為典型伽馬射線暴的三分之一遠。引發這個伽馬射線暴的是一顆巨大恆星的爆炸，該恆星質量是太陽的20到30倍，但體積只有太陽的3到4倍，是一顆非常緻密的恆星。

　　科學家最新研究稱，地球在公元8世紀時曾遭受宇宙中迄今已知的最強大的爆炸—伽瑪射線爆發的洗禮。此項研究的研究報告發表在了最新一期的國際著名天文刊物《皇家天文學會月報》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)上。

　　二、研究人員在2012年發現的證據表明，我們的地球曾在中世紀被一陣輻射擊中，但一直不清楚到底發生了什麼樣的宇宙事件。2012年，一項最新的研究表明，當時銀河系發生了兩個黑洞或兩顆中子星合併的現象。合併僅在數秒鐘內發生，但它們釋放出了大量的輻射波和能量。此項研究的負責人、德國耶拿大學天體物理學協會的教授拉爾夫·紐豪瑟(Ralph Neuhauser)說：「伽瑪射線爆發是非常有爆發力的活動，我們的研究表明，能量來自3000至12000光年遠，這在我們的銀河系範圍內。」

　　2011年，一個研究小組在日本發現，一些古老的雪松樹上有一種不同尋常的放射性碳，被稱為碳14。研究人員還在南極冰蓋上發現了放射性鈹—鈹10。這些同位素產生於強烈的輻射衝擊上層大氣中的原子時，這表明，來自太空的能量爆發曾經衝擊過我們的地球。根據樹木年輪和冰的數據，研究人員能夠確定，這一事件發生於公元774年和公元775期間。

　　2013年11月21日，多國研究員表示，他們利用太空與地面望遠鏡，以前所未有的精度觀測到迄今最亮的一個伽馬射線暴，這也是人們觀測到的最劇烈的一次宇宙爆炸。亞拉巴馬大學亨茨維爾分校博士後熊少林分析道：「類似的爆炸可能是百年一遇。」首先，它是迄今人們觀測到的最亮的一個伽馬射線暴，在地球上拿雙筒望遠鏡都可以看見;第二，單個光子能量最高(950億電子伏)，相當於典型太陽光的300億倍;第三，這個伽馬射線暴的餘暉高能輻射長達20小時，是持續時間最長的一次。此外，這次伽馬射線暴也是迄今觀測到的所有伽馬射線暴中總能量釋放最大的之一。