埋藏在有史以来最大规模爆炸中的信号暗示着彻底毁灭
夜空时不时地被壮观的爆炸照亮燃烧着我们宇宙所能产生的最有能量的光芒。它们被称为伽马射线暴,可以在几秒钟内释放出我们的太阳在其一生中将发出的辐射。
现在,科学家们发现了一种前所未见的信号,它被埋藏在有史以来最亮的伽马射线暴所传递的电磁辐射光谱中。
该信号是一种发射光——伽马射线光谱中的一个明亮区域,由发射特定波长范围内的光产生的光产生。科学家们已经确定,某种东西是完全和彻底的毁灭:电子-正电子对、物质及其反物质对方。
绰号“BOAT”(有史以来最亮的缩写),早在 2022 年 10 月就被发现。这是一颗巨大的恒星爆炸的结果,因为它核心坍缩成黑洞,溢出出如此多的高能光子,我们有一个难以进行准确测量.
但确实进行了测量,科学家们从一开始就知道他们正在观察一些特殊的东西。
“在BOAT喷发几分钟后,费米的伽马射线暴监测器记录了一个不寻常的能量峰值,引起了我们的注意。说荷兰Radboud大学的天体物理学家Maria Edvige Ravasio。
“当我第一次看到这个信号时,它让我起鸡皮疙瘩。从那时起,我们的分析表明,这是研究伽马射线暴50年来首次出现的高置信度发射线。
发射线在从光源发出的光谱上显示为明亮的条,表明某些东西正在导致特定波长的光发出更亮的光芒——这是额外发射的来源。同样,在吸收光波长的地方可能会出现称为吸收线的较暗条。
发射和吸收特征可以告诉我们很多关于各种天体物理过程的组成化学的信息,从恒星的金属性到分子中遥远行星大气层的构成.
有不同的可能产生伽马射线暴的情景,电磁波谱上最有能量的光的爆炸,但产生 BOAT(正式名称为 GRB 221009A)的光是黑洞.恒星的外部物质被猛烈地喷射到太空中,而核心在重力作用下坍缩,形成宇宙中最致密的物体。
这种爆炸伴随着射流或粒子向相反方向向外爆发。这就是我们在伽马射线暴中看到的,射流朝向我们的视线倾斜。
当GRB 221009A首次爆炸时,亮度非常高,以至于掩盖了任何细节。在80秒内,爆发从1200万电子伏特的峰值能量演变到大约600万电子伏特。仅仅五分钟后,亮度就消退了,足以让费米伽马射线望远镜辨别出一条持续至少40秒的发射线。
研究人员认为这是一种现象称为湮灭负责增强发光。当电子及其反物质对应物(正电子)碰撞时,它们会产生能量为 51.1 万电子伏特的光子。
在BOAT中观察到的发射特性反映了更高的能量,但研究人员对此有一个解释。湮灭发生在一架喷气式飞机上,该喷气式飞机以大约99.9%的光速向我们移动。这使得能量看起来比原来高得多,这是一种基于我们观察角度的错觉可以在其他天体物理喷气机中看到.
“因为我们正在观察喷气机,物质以接近光速移动,这种发射变得非常蓝移,并被推向更高的能量。天体物理学家Gor Oganesyan解释说意大利Gran Sasso科学研究所。
虽然看起来GRB 221009A是伽马射线暴的一个极端例子,但随后的观察和分析表明,这艘船实际上是相当正常的——它的亮度仅仅是其方向的结果。正朝着我们的方向喷发.
这其实是个好消息。这意味着我们可以使用BOAT来了解伽马射线暴通常如何随着时间的推移而演变,以及其中发生的过程。
“在研究了这些令人难以置信的宇宙爆炸几十年之后,我们仍然不了解这些喷气机如何工作的细节。天体物理学家伊丽莎白·海斯(Elizabeth Hays)说美国宇航局戈达德太空飞行中心。
“找到像这条非凡的发射线这样的线索将帮助科学家更深入地研究这种极端环境。
研究结果已发表在《科学.