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一項新的研究對長期以來關於伽馬射線暴(宇宙中最劇烈的爆炸)背後的力量的觀點提出了質疑。
研究人員發現,短伽馬射線暴(持續幾秒或更短時間的爆發)的餘輝比現有的簡單餘輝發射模型預測的要亮。
伽馬射線暴 (GRB) 被認為發生在坍縮成黑洞或中子星的恆星將氣體和塵埃盤捲成一對以接近光速運動的強大噴流時。
就像霧中的燈塔一樣,這些所謂的相對論性噴流應該會使環繞 GRB 源的任何氣體和塵埃在爆發最初的能量閃爍後數小時內發出明亮的光芒。
長伽馬射線暴(閃爍時間長達 100 秒或更長時間)被認為發生在巨大的恆星以超新星的形式爆炸時。這種垂死的恆星周圍有很多碎片,從而產生明亮的餘輝。
但是短爆發形成在超新星遠不常見的老年星系中。相反,研究人員認為更可能的來源是一對合併成一個的中子星。
由於中子星對周圍幾乎沒有氣體或塵埃,研究人員假設短爆發的餘輝應該相對較暗。
這是巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所 (STScI) 的研究人員在他們結合自 2007 年以來衛星發現的 458 個 GRB 資料時所期望發現的,這是一項沒有人做過的艱苦工作,前 STScI 天文學家、該研究的共同作者 Melissa Nysewander 說,該研究已提交給《天體物理學雜誌》發表。
但是,當他們將每次伽馬射線暴最初閃爍期間發射的總能量與半天后的餘輝進行比較時,他們發現能量相同的爆發發出的光芒同樣明亮。
“我們根本沒想到會這樣,”Nysewander 說。
如果這個結果成立,可能意味著研究人員對短爆發的來源的認識是錯誤的。但是新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室的理論天體物理學家克里斯·弗萊爾 (Chris Fryer) 表示,更有可能的是標準餘輝模型需要修訂。
該模型假設相對論性噴流主要以熱物質(等離子體)的形式儲存能量,而以噴流前方的衝擊波產生的磁場的形式儲存的能量較少。這些磁場加速電子,導致它們發射輻射。
弗萊爾說,如果更多的噴流能量以磁場的形式出現,它們應該會促使電子產生更多的輻射,這也許可以解釋短爆發的意外亮度。
他指出,該模型最初是為活躍星系核開發的(由超大質量黑洞驅動的爆發),因此沒有理由認為它也必須適用於伽馬射線暴。
他說,當有關爆發的資料相對粗糙時,這個簡單的模型效果很好。“隨著我們獲得越來越詳細的資料,”他說,“簡單的模型正在崩潰。”