伽马射线是什么(192伽马源)

简科普

宇宙中最强的能量伽马射线的破坏力有多大?伽马射线爆发是宇宙中最强大的爆炸。它们释放的大部分能量是具有超强破坏力的伽马射线。一旦一颗宜居星球被它击中,其生态系统将遭受毁灭性打击。

一直在刷新人类对宇宙能量的认知。就在今年年初,一个遥远的星系发生了宇宙大爆炸,刷新了地球上有史以来最亮的光。

简科普

当时,爆炸发出的光被传输到地球上,被世界各地的许多望远镜观测到。本月的最新数据显示,名为GRB190114C的爆炸发生在70亿光年之外的一个星系中。不可思议的是,他在短短几秒钟内释放的能量远远超过了太阳100亿年释放的能量总和!

爆炸余辉的能量也在0.2到1万亿电子伏特之间。据推测,如此巨大的能量只能在相当致密的星系中心产生。很难相信这个星系的环境发生了什么变化!

回顾整个宇宙的历史,大爆炸发生的时候,据说释放的能量是最大的,以至于在大爆炸发生后的137亿年里,大爆炸释放的能量可以让整个宇宙稳定运转。除了大爆炸,还有一种天体运动也能释放出巨大的能量,其威力甚至堪比大爆炸,因此外星高级文明可能灭绝。这种恐怖的天文活动是什么?慢慢听我说。

这种能够释放出恐怖能量的天文活动,被称为伽马射线暴。从字面上看,它是伽马射线的突然爆发。要搞清楚这种天体运动是什么,首先要明白:伽马射线是什么?

伽马射线能量很大,本质上是电磁波。

γ射线(射线),人类发现的第三种射线,第一种是α射线,是氦核组成的粒子流,第二种是β射线,是高能电子组成的粒子流,γ射线最特殊,因为γ射线既不是氦核也不是电子,γ射线是γ光子组成的粒子流,是电磁力的传播子,所以我们也可以把γ射线理解为电磁波。

说到伽马射线,你可能很少听说,但如果说电磁波,你一定很熟悉,因为电磁波无处不在。比如,常见的光是一种特定波长(波长380~780nm)的电磁波,电磁波按波长降序可分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线。

任何温度高于绝对零度(零开尔文,相当于零下273.15摄氏度)的物质都可以发出电磁辐射。理论上不存在等于或低于绝对零度的物体,所以人类是生活在被电磁波包围的宇宙中。伽马射线是波长极短(短于0.2埃)的电磁波,甚至比X射线的波长还要短,伽马射线的频率极高。超过1500亿赫兹、极短的波长和极高的频率赋予了伽马射线超强的穿透力和惊人的能量,人造高能伽马射线甚至可以穿透20厘米厚的铅板。

伽马射线是如何产生的?

如果详细解释伽马射线是如何产生的,需要应用很多核物理和量子力学的知识点,这里就不具体介绍了。简单来说,α衰变或β衰变后,原子核处于不稳定的高能状态。原子核为了维持自身的稳定性,需要释放能量跃迁到低能态,原子核释放的能量就是伽马射线。

宇宙中的伽马射线爆发

通过以上的解释,大家对伽马射线一定有了大致的了解。那我们就来说说宇宙中的伽马射线。首先,宇宙中充满了各种辐射。并不是说伽玛射线是在宇宙的某个位置产生的,所以伽玛射线暴就诞生了。从天文观测的角度来看,如果有某个时刻,宇宙中某个方向的伽马射线突然增加,一段时间后又迅速减少,我们把这种现象称为伽马射线暴。

1967年首次发现伽马射线暴,随后陆续观测到数千次伽马射线暴。结合这几千个观测数据,我们知道伽玛射线爆发的地点是随机的,都在银河系之外,离地球很远,伽玛射线会被大气层吸收,所以对地球的影响并不大,伽玛射线爆发的持续时间也不长,一般是0.1-1000秒。这个时间范围从天文学概念上来说确实太短了,但是伽玛射线暴产生的能量是惊人的。即使在0.1-1000秒内,伽马射线释放的能量也能达到恐怖的程度。

在短短几秒钟内,伽玛射线暴释放的能量可以达到数百颗太阳级恒星一生(50-100亿年)释放的能量。1999年,人类观测到了迄今为止最猛烈的伽马射线爆发。这种伽玛射线暴在短短几十秒内释放的能量,相当于整个宇宙2000年的总能量,根据观测结果计算。释放的能量引起的温度在千分之一秒后可以达到大爆炸的温度,这是接近普朗克温度的宇宙极限温度。如果把能量平均到最小的单位光子,每个光子携带的能量是太阳光的几千亿倍!

伽玛射线暴释放的能量十分惊人,远远强于超新星爆发,所以有天文学家称伽玛射线暴为“超级超新星爆发”,那么这种近乎恐怖的能量是如何产生的呢?

根据目前的天文研究,我们可以把伽马射线暴的原因归结为六个字:不知道,只能猜测。

首先,伽玛射线暴的位置过于随机,没有任何规律性,很难在浩瀚的宇宙中进行长期的定向研究。其次,伽玛射线暴的距离太远,而且都在银河系之外,无法利用航天器进行近距离研究。种种限制引导我们结合观测和现有理论猜测伽马射线暴的成因。

能孕育出如此强大能量的天体,一定不是地球、月球甚至太阳这样的小天体。这种量级的天体,在宇宙中简直就是沧海一粟。深圳生命网要诞生如此惊人的能量,一定是宇宙中超大型天体相互作用的结果。

宇宙中什么天体的星等最大?毫无疑问,它一定是一个黑洞。天文学推测,持续两秒以上的伽马射线暴可能是超大质量恒星在最后阶段坍缩成黑洞造成的,持续不到两秒的伽马射线暴可能是致密中子星或黑洞碰撞造成的。目前解释伽马射线暴的主流理论是恒星坍缩,但恒星的坍缩无法解释如此巨大的能量是如何产生的。

外星生命很可能被伽玛射线暴化为灰烬。

至于伽马暴的产生机制,目前还在深圳生命网的探索研究阶段,但可以肯定的是,在整个宇宙中,频繁的伽马暴(平均每天两次)一定造成了不可估量的破坏。许多地球历史学家认为,地球在4亿多年前遭受了银河系外伽玛射线暴的辐射,直接造成了天上的两个太阳空。导致了地球上绝大多数物种的灭绝,也就是第一次物种大灭绝,而导致这次大灭绝的伽马射线暴只是它对远在银河系的地球造成的间接伤害。伽玛射线暴附近的星系会有什么样的后果?

短短几十秒内,一个星系所承受的能量几乎接近BIGBANG产生的能量,这不仅是对星系中天体的毁灭性打击,也是对星系中可能存在的生物的灭顶之灾。有天文学家认为,我们之所以在137亿年这么大的宇宙中找不到外星高等文明或外星低等生命的痕迹,是因为频繁的伽马射线暴是原因。

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