​伽馬射線暴研究歷史

2017/5/31 11:05:34

​伽馬射線暴是1967年美國(guó)Vela衛(wèi)星在核爆炸監(jiān)測(cè)過(guò)程中由克萊貝薩德?tīng)?Klebesadel)等人無(wú)意中發(fā)現(xiàn)的。

20世紀(jì)60年代，美國(guó)發(fā)射了船帆座衛(wèi)星，上面安裝有監(jiān)測(cè)伽瑪射線的儀器，用于監(jiān)視蘇聯(lián)和中國(guó)進(jìn)行核試驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生的大量伽瑪射線。1967年這顆衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)了來(lái)自宇宙空間的伽瑪射線突然增強(qiáng)，隨即又快速減弱的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是隨機(jī)發(fā)生的，大約每天發(fā)生一到兩次，強(qiáng)度可以超過(guò)全天伽瑪射線的總和，并且來(lái)源不是在地球上，而是宇宙空間。由于保密的原因，關(guān)于伽瑪射線暴的首批觀測(cè)資料直到1973年才發(fā)表，并很快得到了蘇聯(lián)Konus衛(wèi)星的證實(shí)。

由于伽瑪暴的持續(xù)時(shí)間非常短暫，而且方向不好確定，起初對(duì)伽瑪暴的研究進(jìn)展十分緩慢，連距離這樣的基本物理量都難以測(cè)定，1980年，基于Ginga衛(wèi)星的觀測(cè)結(jié)果，許多人相信伽瑪射線暴是發(fā)生銀河系中的一種現(xiàn)象，成因與中子星有關(guān)，并圍繞中子星建立起數(shù)百個(gè)模型。20世紀(jì)80年代中期，美籍波蘭裔天文學(xué)家玻丹·帕琴斯基提出，伽瑪射線暴發(fā)生在銀河系外，是位于宇宙學(xué)距離上的遙遠(yuǎn)天體，然而這種觀點(diǎn)并沒(méi)有得到普遍認(rèn)可。

1991年美國(guó)發(fā)射了康普頓伽瑪射線天文臺(tái)(CGRO)，這顆衛(wèi)星的八個(gè)角上安裝了八臺(tái)同樣的儀器BASTE，能夠定出伽瑪射線暴的方向，精度大約為幾度，幾年時(shí)間里，對(duì)3000余個(gè)伽瑪暴的系統(tǒng)巡天發(fā)現(xiàn)，伽瑪射線暴在天空中的分布是各向同性的，支持了伽瑪射線暴是發(fā)生在遙遠(yuǎn)的宇宙學(xué)尺度上的觀點(diǎn)，并且引發(fā)了帕琴斯基與另一位持相反觀點(diǎn)的科學(xué)家拉姆的大辯論。

如果伽瑪射線暴確實(shí)位于宇宙學(xué)尺度上，那么由它的亮度可以推斷，伽瑪暴必定具有非常巨大的能量，往往在幾秒時(shí)間里釋放出的能量就相當(dāng)于幾百個(gè)太陽(yáng)一生中所釋放出的能量總和，是人們已知的宇宙中最猛烈的爆發(fā)，例如1997年12月14日發(fā)生的一次伽瑪暴，距地球120億光年，在爆發(fā)后一兩秒內(nèi)，其亮度就與除它以外的整個(gè)宇宙一樣明亮，它在50秒內(nèi)釋放出的能量相當(dāng)于銀河系200年的總輻射能量，比超新星爆發(fā)還要大幾百倍。在它附近的幾百千米范圍內(nèi)，再現(xiàn)了宇宙大爆炸后千分之一秒時(shí)的高溫高密情形。而1999年1月23日發(fā)生的一次伽瑪暴比這還要猛烈十倍。

1996年，意大利和荷蘭合作發(fā)射了BeppoSAX衛(wèi)星，這顆衛(wèi)星能夠準(zhǔn)確地測(cè)定伽瑪射線暴的方位，定位精度約為50角秒，這就為地面上的望遠(yuǎn)鏡在伽瑪暴未消逝之前尋找其光學(xué)對(duì)應(yīng)體提供了強(qiáng)有力的支持。在它的幫助下，天文學(xué)家們率先發(fā)現(xiàn)了1997年2月28日爆發(fā)的一個(gè)伽瑪暴的光學(xué)對(duì)應(yīng)體，稱為伽瑪暴的"光學(xué)余輝"，后來(lái)又陸陸續(xù)續(xù)地發(fā)現(xiàn)了數(shù)個(gè)類似的余輝，不僅有可見(jiàn)光波段的，也有射電波段，X射線波段，并且還證認(rèn)出了伽瑪暴的宿主星系，對(duì)宿主星系紅移的觀測(cè)證實(shí)，伽瑪暴遠(yuǎn)在銀河系以外，是宇宙學(xué)距離上的天體，余輝的發(fā)現(xiàn)使人們能夠在伽瑪暴發(fā)生后數(shù)月甚至數(shù)年的時(shí)間里對(duì)其進(jìn)行持續(xù)觀測(cè)，大大推動(dòng)了伽瑪暴的研究。