标题：伽马射线暴
概述
基本简介伽马射线暴[1]简称为“伽马暴”，是宇宙中伽马射线突然增强的一种现象。伽马射线是波  伽马射线暴长小于0.01纳米的电磁波，是比X射线能量还高的一种辐射，伽马射线暴的能量非常高，所释放的能量甚至可以和宇宙大爆炸相提并论，但是持续时间很短，长的一般为几十秒，短的只有十分之几秒，而且它的亮度变化也是复杂而且无规律的。
伽马射线暴（GRBs）可以分为两种截然不同的类型，长久以来，天文学家们一直怀疑它们是由两种不同的原因产生的。更常见的长伽马暴（持续2秒到几分钟不等）差不多已经被解释清楚了。在目前的图景中，它们是在一颗高温、超大质量的沃尔夫·拉叶星（Wolf-Rayet star）坍缩形成黑洞时产生的。  伽马射线-内部结构模型图[2]
虽然短伽马射线暴一瞬即逝，但现在“雨燕”每年可以捕捉到10次短伽马射线暴，为我们的研究提供了非常宝贵的资料来源。我们现在的研究认为，短伽马射线暴可能来源于一个双星体系的两颗恒星的合并以及一个黑洞的同时产生。
伽马射线暴的能源机制至今依然远未解决，这也是伽马射线暴研究的核心问题。随着技术的进步，人类对宇宙的认识也将更加深入，很多现在看来还是个谜的问题也许未来就会被解决，探索宇宙的奥秘不但是人类追求科学进步的必要，这些谜团的解开也终将会使人类自身受益。物理发现伽马射线暴是1967年美国Vela卫星在核爆炸监测过程中由克莱贝萨德尔(Klebesadel)等人无意中发现的。
恒星的诞生和老恒星的死亡是联系在一起的。超大质量恒星迅速老化、爆炸，散发出的星际尘埃快速充斥于星云之中，超大质量爆炸产生的新物质也被喷发进星云之中，星云密度变得很大，孕育新的恒星诞生。在充斥着星际尘埃的星系，大量的恒星生死轮回正在发生着。由于恒星形成于星际尘埃区域，可推测包裹黑暗伽马射线暴的尘埃团可能是孕育恒星的诞生之地。　
冷战时期，美国发射了一系列的军事卫星来监测全球的核爆炸试验，在这些卫星上安装有伽马射线探测器，用于监视核爆炸所产生的大量的高能射线。侦察卫星在1967年发现了来自浩瀚  伽马射线暴宇宙空间的伽马射线在短时间内突然增强的现象，人们称之为“伽马射线暴”。由于军事保密等因素，这个发现直到1973年才公布出来。这是一种让天文学家感到困惑的现象：一些伽马射线源会突然出现几秒钟，然后消失。这种爆发释放能量的功率非常高。一次伽马射线暴的“亮度”相当于全天所有伽马射线源“亮度”的总和。随后，不断有高能天文卫星对伽马射线暴进行监视，差不多每天都能观测到一两次的伽马射线暴。
至今人们已经观测到了2000多个伽马暴。伽马射线暴分类伽马射线暴可以分为两种，一种是明亮伽马射线暴，是所观测到的宇宙中强度最大、最为明亮的爆炸，能够产生大量的可见光，远在数十亿光年外的地球上的望远镜能够轻易地观测到。另外一种是黑暗伽马射线暴，包含大量的伽马射线和X射线，但却几乎没有可见光，但天文学家长期困惑不解这种现象。
主要特征
伽玛射线暴的持续时间一般在0.1秒到1000秒左右，以2秒为界，大致可以分为长暴和短暴两类，典型的持续时间分别为30秒和0.3秒。时变的轮廓比较复杂，往往具有多峰的结构。伽玛射线暴在天空中的分布是各向同性的，但远距离的伽玛射线暴明显少于近距离的，显示出非均匀各向同性，可以被膨胀宇宙学模型所支持，表明伽玛射线暴是发生在宇宙学距离上的。 
伽玛射线暴爆发过后会在其它波段观测到辐射，称为伽玛射线暴的余辉。根据波段不同可分为X射线余辉、光学余辉、射电余辉等。余辉通常是随时间而指数式衰减的，X射线余辉能够持续几个星期，光学余辉和射电余辉能够持续几个月到一年。[3]​
原因
关于伽玛射线暴的成因，有人猜测它是两个致密天体如中子星或黑洞的合并产生的，也有观点认为它是在大质量恒星演化为黑洞的过程中产生的。
1998年发现伽玛暴GRB 980425与一个超新星SN Ib/Ic 1998bw 相关联。这是一个重要的发现，暗示伽玛暴的成因可能是大质量恒星的死亡。2002年，一个英国的研究小组研究了由XMM-牛顿卫星对2001年12月的一次伽玛暴的长达270秒的X射线余辉的观测资料，发现了伽玛暴与超新星有关的证据，发表在2002年的《自然》杂志上。进一步的研究揭示，普通的超新星爆发有可能在几周到几个月之内导致伽玛射线暴。目前大质量恒星的死亡会产生伽玛暴这一观点已经得到普遍认同。历史上的伽马射线暴一、星际尘埃吸收伽马射线暴可见光，2009年6月8日，在美国天文学学会会议上美国加州大学伯克利分校丹尼尔－珀利(Daniel Perley)说：“我们相信已经揭开了黑暗伽马射线暴的成因之谜。”他和同事们通过加州帕洛马天文台直径60英寸的望远镜发现“雨燕”探测卫星曾观测的29个伽马射线暴中14个是黑暗的，无法观测到可见光波。他们进一步通过夏威夷凯克天文台的10米望远镜进行观测，结果显示它们并不是完全处于黑暗状态。这14个黑暗伽马射线暴中有3个透出微弱光线，像昏暗的余晖，其余的11个伽马  星系射线暴虽然处于黑暗状态，但是研究小组发现了导致伽马射线暴产生的强烈爆炸所在的星系。这说明这些伽马射线暴产生的星系距离地球不会超过129亿光年，因为这已经接近了人类宇宙观测的极限。而且如果距离超过129亿光年，任何可探测的光波都会发生多普勒红移。
几次特别的伽马射线暴在1997年12月14日发生的伽马射线暴，它距离地球远达120亿光年，所释放的能量比超新星爆发还要大几百倍，在50秒内所释放出伽马射线能量就相当于整个银河系200年的总辐射能量。这个伽马射线暴在一两秒内，其亮度与除它以外的整个宇宙一样明亮。在它附近的几百千米范围内，再现了宇宙大爆炸后千分之一秒时的高温高密情形。
1999年1月23日发生的伽马射线暴比这次更加猛烈，它所放出的能量是1997年那次的十倍，这也是人类迄今为止已知的最强大的伽马射线暴。
在2009年4月23日，天文学家曾观测到迄今最遥远的伽马射线暴，它距离地球131亿光年，也是人类观测到的最遥远天体，导致该伽马射线暴发生的强烈爆炸发生在宇宙起源后不到7亿年时。研究小组评估称，黑暗伽马射线暴在宇宙早期阶段所有伽马射线暴中只占0.2%到0.7%，这也说明宇宙起源早期并没有发生非常多的恒星形成现象。
科学家最新研究称，地球在公元8世纪时曾遭受宇宙中迄今已知的最强大的爆炸—伽玛射线爆发的洗礼。此项研究的研究报告发表在了最新一期的国际著名天文刊物《皇家天文学会月报》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）上。
二、研究人员在2012年发现的证据表明，我们的地球曾在中世纪被一阵辐射击中，但一直不清楚到底发生了什么样的宇宙事件。现在，一项最新的研究表明，当时银河系发生了两个黑洞或两颗中子星合并的现象。合并仅在数秒钟内发生，但它们释放出了大量的辐射波和能量。此项研究的负责人、德国耶拿大学天体物理学协会的教授拉尔夫·纽豪瑟（Ralph Neuhauser）说：“伽玛射线爆发是非常有爆发力的活动，我们的研究表明，能量来自3000至12000光年远，这在我们的银河系范围内。”
去年，一个研究小组在日本发现，一些古老的雪松树上有一种不同寻常的放射性碳，被称为碳14。研究人员还在南极冰盖上发现了放射性铍—铍10。这些同位素产生于强烈的辐射冲击上层大气中的原子时，这表明，来自太空的能量爆发曾经冲击过我们的地球。根据树木年轮和冰的数据，研究人员能够确定，这一事件发生于公元774年和公元775期间。[4]​伽马射线的闪电模拟天文学家的以前说法：可能是由于这种伽马射线暴距离太远，无法在视觉波长范围内观测。最新一项研究揭示了其中的奥秘，星际尘埃吸收了几乎全部的可见光，但能量更高的伽马射线和X射线却能穿透星际尘埃，被地球上的望远镜捕捉到。 伽马射线暴不过大质量恒星的死亡会产生伽马暴这一观点已经得到普遍认同。天文学家认为，其中的大多数伽马暴是在超大质量恒星耗尽核燃料时发生的。当恒星的核心坍缩为黑洞后，物质喷流以接近光速的速度向外冲出。喷流从坍缩星涌过，继续向宇宙空间行进，并与先前被恒星照耀的气体相互作用，产生随着时间衰减的明亮余辉。多数伽马射线将在可见光范围内呈现出明亮光线。然而一些伽马射线暴却是黑暗状态，它们在光学望远镜中无法探测到。最新一项研究显示，黑暗伽马射线暴实际上并不是由于距离遥远而无法观测，它们无法释放光线是由于被星际尘埃吸收了大部分的可见光，这些星际尘埃团可能是恒星孕育诞生地。
曾经引发4亿年前生物大灭绝。它可能产生于雷，也参与闪电的形成旱新的研究表明，雷中释放出的伽马射线可能才是闪电形成的主要原关于雷电岛×马射线可能是闪电形成的主要原因。这个猜想.四年前佛罗里达技术协因。康普顿伽马射线天文台在上世纪会的天体物理学家约瑟夫-德怀尔就90年代早期就从地面的雷电中发现了提出了。伽马射线。当时德怀尔从一些相关的学术报告伽马射线是波长小于0.1纳米的电中发现伽马射线和闪电有关系，为了证磁波，辐射能量比x射线还高。伽马射明这一关系，他建立了一个高能量辐射线在短期内突然增强就会形成射线暴.模型用来描述地球大气层电场的形成。　其能量释放相当于宇宙大爆炸。伽马射结果发现，这些在电场中的伽马射线释线暴形成的原因，到底是由两个中子星放的高速电子与大气层其他微粒发生碰碰撞时产生的还是大质量恒星在死亡撞，可以产生强大的雷  伽马射线暴鸣声.同时释放时生成黑洞的过程中产生的.至今都没出电荷。在雷雨天气中.上升气流和下有定论。但有一点是科学家们都承认的，降气流推动水分子互相作用.电场强度那就是在有巨大的宇宙能量产生时，比增大，最终释放出的电子以接近光速的如雷暴产生的过程中.会产生伽马射线.速度穿越空气。
虽然当时德怀尔的猜想神秘的闪电可能是由雷暴释放的伽马射线形成的。自然也就仅限于猜想而已.最终并没有形成定论。真正可以模拟并最邻近伽马射线形成闪电模拟的.是今年日本东京理工大学和日本物理和化学研究所联合的一次研究。这个研究组派出一支伽马射线研究分队，到日本海的低空中观察在雷电中形成的伽马射线。
点亮地球夜空
美国宇航局最新研究显示，地球曾被50万光年之遥的强烈“巨大耀斑”瞬间照射。这种强大的能量脉冲束照亮了地球大气层。它源自于银河系对面一颗中子星的庞大磁场，中子星也被称为“软伽马射线中继器”，通常喷射低能量伽马射线，但有时其磁场重新排列时会释放巨大的能量束。这种能量束可穿越太空导致数千颗人造卫星出现故障，使地球顶端大气层电离化。据美国宇航局称，这种独特的伽马射线束非常强烈，比满月更加明亮，甚至比迄今太阳系外勘测的任何天体都明亮。 
这一令人难以置信的伽马射线喷发发生于2004年12月27日，是由中子星SGR 1806-20释放的脉冲束。美国洛斯-阿拉莫斯国家实验室的大卫-帕默博士说：“这可能是天文学家一生中难得一见的天文现象，同时也是一种非常罕见的中子星事件。在过去35年里，我们仅探测到其它两次太阳系外大型耀斑喷射事件，而中子星SGR 1806-20释放的伽马射线束的强度是前者的数百倍。”该伽马射线能量束并不会对地球构成威胁，这是由于中子星SGR 1806-20距离地球非常遥远，但如果中子星距离地球较近的话，将对地球构成致命的伤害。 如果中子星距离地球仅有十几光年，将会出现严重的破坏性。天文学家认为宇宙中存在大量的中子星，位银河系内的中子星能量相对较低。 科学家指出，2008年3月19日，GRB 080319B恒星将瞄准地球释  伽马射线暴放强烈的耀斑。该伽马射线束非常明亮，人类肉眼也可观看到。美国马萨诸塞州哈佛史密逊森天体物理学研究中心的布赖恩-加恩斯勒说：“之后最大的太阳系内伽马射线‘巨大耀斑’与2004年12月27日出现的伽马射线耀斑事件相比，则显得微不足道。” [5]​
观测揭示
伽马暴发生在宇宙6亿3千万岁的时候，直接证实婴儿宇宙中活跃着爆发的恒星和新诞生的黑洞。“这个新发现的伽马暴打破了所有的纪录，”Berger说。“它轻易地超越了最遥远的星系和类星体。实际上，它表明，我们可以利用这些壮观的事件来找到第一代恒星和星系。”
一旦大质量恒星的核燃料用尽，塌缩成一个黑洞或者中子星，通过恒星在生命终点排出的气体外壳喷发出气体喷流，典型的伽马射线暴就发生了。这些喷流加热气体，产生在其它波段观测到的短暂余辉。“爆发的余辉提供我们关于爆发恒星和其环境的很多信息，”Leicester大学的Nial Tanvir说。“但是因为余辉消逝得如此快，我们必须快速瞄准并定位它们。” 
Tanvir和同事们在三个小时的爆发时间内，用夏威夷莫纳克亚的英国红外望远镜探测了一个红外源。同时，宾州大学的Berger和Derek Fox用莫纳克亚的双子北望远镜得到了余辉的红外影像。
天文学家注意到，该源在最长波段的影像中存在，但是在最短的微米波长的影像中不存在。这一“缺失”对应的精确距离为130.35亿光年，或者红移为8.2，使得它成为人类迄今看到的最遥远的天体。前纪录保持者是去年九月才发现的，它的红移为6.7，或者1亿9千万光年，GRB 090423显然成为新的领跑者。