【博科園-科學(xué)科普】太空中超強(qiáng)超快的爆炸為死亡的恒星變成黑洞提供新的解釋。
圖為藝術(shù)家描繪的伽馬射線爆發(fā)，一股高能的噴射從一顆巨大的恒星以光速飛向黑洞。新的研究揭示了爆炸是如何產(chǎn)生的, 以及它們?nèi)绾坞S著時(shí)間的推移而演變。圖片版權(quán)：NASA's Goddard Space Flight Center
一個(gè)國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)研究了一個(gè)稱為GRB 160625B的伽馬射線的爆炸物，它在2016年6月在天空中“閃亮”。伽瑪射線爆發(fā)是宇宙中最強(qiáng)大的爆炸之一，但是通常很難跟蹤，因?yàn)樗鼈兎浅６虝海ㄓ袝r(shí)間持續(xù)只有幾毫秒）
新研究的者馬里蘭大學(xué)天文學(xué)助理研究科學(xué)家Eleonora Troja說(shuō)：伽瑪射線爆發(fā)是災(zāi)難性的事件，至少是我們太陽(yáng)質(zhì)量50倍的巨型恒星爆炸。如果根據(jù)力量對(duì)宇宙中的所有爆炸進(jìn)行排名，那么伽馬射線爆發(fā)就在大爆炸之后（如超超新星爆炸產(chǎn)生的伽馬射線爆）。伽馬射線爆作為宇宙中僅次于宇宙大爆炸的爆炸、請(qǐng)問(wèn)人類的氫彈算什么？在一秒鐘內(nèi)整個(gè)過(guò)程就可以釋放出太陽(yáng)大小的恒星一生的全部能量！
使用了幾個(gè)地基和太空望遠(yuǎn)鏡觀察結(jié)果產(chǎn)生了兩個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)。第一是有了更好的模型，死亡的恒星星崩潰會(huì)發(fā)生什么？數(shù)據(jù)表明，黑洞創(chuàng)造了一個(gè)強(qiáng)大的磁場(chǎng)，并在最初淹沒(méi)了由于爆炸而形成的物質(zhì)和能量的噴流（最后磁場(chǎng)分解消失）。在下一階段磁場(chǎng)減弱，允許物質(zhì)控制噴射流，之前科學(xué)家認(rèn)為噴射流只能由磁場(chǎng)或物質(zhì)來(lái)控制，而不是兩者兼而有之。
另一個(gè)是涉及什么樣的輻射負(fù)責(zé)爆發(fā)開(kāi)始時(shí)的明亮階段？天文學(xué)家稱之為“迅速”階段。之前考慮了幾種類型的輻射，包括所謂的黑體輻射（來(lái)自物體的熱量）和反向康普頓輻射（當(dāng)加速的顆粒將能量轉(zhuǎn)移到光子時(shí)發(fā)生）。
事實(shí)證明：稱為同步輻射的現(xiàn)象晚于提前階段。這種輻射時(shí)會(huì)發(fā)射電子由一個(gè)磁場(chǎng)推動(dòng)沿著加速以彎曲或螺旋形通道。同步輻射是唯一可以產(chǎn)生同樣程度的極化的排放機(jī)制，以及我們?cè)缙谠诒l(fā)中觀察到的相同光譜。
研究人員補(bǔ)充說(shuō): 我們的研究提供了令人信服的證據(jù)，揭示了伽瑪射線爆發(fā)發(fā)射是由同步輻射驅(qū)動(dòng)的，這是一項(xiàng)重要的成就，因?yàn)楸M管進(jìn)行了數(shù)十年的研究調(diào)查，但仍未明確確定推動(dòng)伽瑪射線爆發(fā)的物理機(jī)制。
收集關(guān)于GRB 160625B的信息需要許多望遠(yuǎn)鏡才能快速。美國(guó)宇航局的費(fèi)米伽瑪射線太空望遠(yuǎn)鏡首次觀測(cè)發(fā)生爆炸事件，位于西班牙加那利群島泰德天文臺(tái)的地面俄羅斯MASTER-IAC望遠(yuǎn)鏡很快就加入了光學(xué)觀測(cè)。
研究團(tuán)隊(duì)表示：MASTER-IAC的觀察結(jié)果對(duì)于理解GRB 160625B磁場(chǎng)的演變至關(guān)重要。磁場(chǎng)可以影響從突發(fā)發(fā)出的偏振光（在單個(gè)平面中振動(dòng)的光波）。在罕見(jiàn)的現(xiàn)象中，望遠(yuǎn)鏡幾乎測(cè)量了整個(gè)爆炸通過(guò)偏振光與總光的比例。
研究者亞歷山大·科特雷夫（Alexander Kutyrev）說(shuō)，伽馬射線爆發(fā)的極化輻射數(shù)據(jù)很少，這種突發(fā)是獨(dú)一無(wú)二的，因?yàn)槲覀冊(cè)谠缙诓东@了極化狀態(tài)。
異常明亮的伽馬射線爆發(fā)產(chǎn)生了幾乎以光速飛行的噴射流。圖片版權(quán)：NASA / Swift / Cruz deWilde
這很難做，因?yàn)樗枰浅？斓姆磻?yīng)時(shí)間，而且有相對(duì)較少的具有這種能力的望遠(yuǎn)鏡！Kutyrev補(bǔ)充說(shuō)：望遠(yuǎn)鏡決定了我們可以做多少事情，但為了得到這樣的結(jié)果，我們將需要新的快速響應(yīng)望遠(yuǎn)鏡來(lái)觀察伽馬射線爆發(fā)。
其他參與的望遠(yuǎn)鏡包括美國(guó)航空航天局的Swift伽瑪射線爆破任務(wù)（X射線和紫外線），多機(jī)構(gòu)Reionization和瞬態(tài)紅外/光學(xué)項(xiàng)目相機(jī)（在墨西哥下加利福尼亞州下加利福尼亞國(guó)家天文臺(tái)），國(guó)家射電天文臺(tái)的超大陣列在新墨西哥州和英聯(lián)邦科學(xué)工業(yè)研究組織的澳大利亞望遠(yuǎn)鏡緊湊陣列。（相關(guān)研究于7月26日發(fā)表在《自然》期刊上）
費(fèi)米大口徑望遠(yuǎn)鏡從活躍星系半人馬座A周?chē)臄U(kuò)展區(qū)域觀測(cè)到高能γ射線。發(fā)射對(duì)應(yīng)于星系超大黑洞所拋出的百萬(wàn)光年無(wú)線電發(fā)射氣體。這個(gè)插圖顯示了費(fèi)米在一年天空?qǐng)D上星系的光學(xué)/伽馬射線復(fù)合物及其位置。圖片版權(quán)：NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration, Capella Observatory
