哈勃太空望遠鏡觀測到史上最強伽馬射線暴_風聞

原創：牧夫天文

翻譯：周唯亮

校對：牧夫校對組

編排：陶邦惠

後台：庫特莉亞芙卡 李子琦

原文鏈接：

https://www.universetoday.com/144096/hubble-observes-the-most-powerful-gamma-ray-burst-ever-detected/#more-144096

伽馬射線暴（藝術渲染圖）| Credit：NASA

伽馬射線暴（GRBs）是宇宙中釋放能量最劇烈的現象之一，同時這方面的研究成果也非常之少。這些能量的爆發是巨大恆星在變成超新星的過程中發生的，在數十億光年遠的地方都能看到其發射出的雙束伽馬射線。因為伽馬射線暴與黑洞的產生密切相關，所以科學家們一直以來都想要能夠更加詳細地研究這一罕見的現象。

不幸的是，由於伽馬射線暴持續時間非常短暫（只有幾秒鐘）並且多數都發生在遙遠的星系，導致科學家們深入研究這一現象的機會少之又少。不過多虧了使用一系列望遠鏡，天文學家們在2019年1月份觀測到了一次伽馬射線暴（命名為GRB 190114C）。這次伽馬射線暴所發出的某些輻射能量是人類觀測史上最強的，這也成為了天文學史上的一個里程碑。

黑洞（藝術渲染圖）| Credit：NASA/JPL

最近，描述這些發現的一項研究發表在了《自然》雜誌上（題為《在一次長時間伽馬射線暴中對逆康普頓效應的觀察》），該研究還將發表在《天文與天體物理學》期刊上。這項研究由西班牙安達盧西亞天體物理學研究所的Antonio de Ugarte Postigo牽頭，成員包括來自於MAGIC，NASA等世界各地研究機構的研究人員。

説白了，伽馬射線暴其實並不少見，在可觀測宇宙中每天都在發生。但是因為他們實在太過短暫甚至於轉瞬即逝，研究人員們一直都很難在其消失前調試好儀器對準源頭。不過在多個專為觀測伽馬射線所優化的望遠鏡的幫助下，GRB190114伽馬射線暴剛好就被觀測到了。

這些望遠鏡包括NASA的尼爾·格雷爾思雨燕天文台，費米伽馬射線空間望遠鏡，還有在地面上的兩個神奇伽馬射線望遠鏡（MAGIC），這個由馬克斯·普朗克物理學研究所運營的MAGIC雙望遠鏡系統位於加那利羣島帕爾馬島。

這些望遠鏡在觀測GRB190114C伽馬射線暴的時候發現其能量高達1TeV，相當於可見光光子能量的一萬億倍。天文學家們基於先前的觀測做出估計，要想獲得這種能量，必須從一顆坍塌的恆星以光速的99.999%發射物質。

伽馬射線暴（藝術渲染圖）| Credit：NASA

也就是説，一顆坍塌的恆星上的物質必須被加速到物理物質可以承受的極限，才能產生這種高能爆發。然後，這種物質被迫通過環繞恆星的氣態雲（被吹走的外層的殘留物），造成衝擊，進而產生伽馬射線暴。

長久以來，科學家們致力於觀測伽馬射線暴的劇烈高能放射現象，而這次的伽馬射線暴提供了有史以來頭一次的絕佳機會。正如de Ugarte Postigo博士在歐洲航天局和哈勃太空望遠鏡的新聞發佈會上所説：

“科學家們一直在努力觀察伽馬射線暴產生的高能輻射。這次對該區域的新觀測，是我們瞭解伽馬射線暴及其周邊環境的重要一步，也將幫助我們瞭解物質在以光速的99.999%移動時究竟會發生什麼。”

伽馬射線暴（藝術渲染圖）| Credit：NASA

接下來，在太空中的這些觀測站點將會持續觀測產生GRB190114C伽馬射線暴的超新星，更進一步地去了解那裏的環境，去探尋這樣的高能輻射究竟是如何產生的。值得一提的是，歐洲的天文學家們曾利用NASA/ESA的哈勃太空望遠鏡對爆發源的環境進行觀測。

歐洲南方天文台甚大望遠鏡（VLT）和智利阿塔卡瑪大型毫米波/亞毫米波陣列（ALMA）的天文學家們也都對觀測做出了貢獻。結合這些觀測與哈勃太空望遠鏡得到的數據，天文學家們得以更詳細地觀察此次伽馬射線暴的宿主星系，該星系距離地球約50億光年之遙。

荷蘭拉德布徳大學天文物理學院，數學、天體物理學和粒子物理學系的Andrew Levan解釋道：

“哈勃太空望遠鏡的觀察表明，這個特殊的爆發位於非常密集的環境中，位於50億光年外的明亮星系中。這真的很不尋常，如此密集的環境可能是它產生這種異常強大的射線的原因。”

這個里程碑式的觀測證明了天文儀器功能的日漸強大以及國際間合作的重要性。這也很符合現在的天文時代，如今，革命性的發現變得越來越普遍，人們正在不斷地研究着那些曾經不好理解或觀測受限的現象。

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影像來源: NASA, ESA, Hubble