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一项新的研究对长期以来关于伽马射线暴(宇宙中最剧烈的爆炸)背后的力量的观点提出了质疑。
研究人员发现,短伽马射线暴(持续几秒或更短时间的爆发)的余辉比现有的简单余辉发射模型预测的要亮。
伽马射线暴 (GRB) 被认为发生在坍缩成黑洞或中子星的恒星将气体和尘埃盘卷成一对以接近光速运动的强大喷流时。
就像雾中的灯塔一样,这些所谓的相对论性喷流应该会使环绕 GRB 源的任何气体和尘埃在爆发最初的能量闪烁后数小时内发出明亮的光芒。
长伽马射线暴(闪烁时间长达 100 秒或更长时间)被认为发生在巨大的恒星以超新星的形式爆炸时。这种垂死的恒星周围有很多碎片,从而产生明亮的余辉。
但是短爆发形成在超新星远不常见的老年星系中。相反,研究人员认为更可能的来源是一对合并成一个的中子星。
由于中子星对周围几乎没有气体或尘埃,研究人员假设短爆发的余辉应该相对较暗。
这是巴尔的摩太空望远镜科学研究所 (STScI) 的研究人员在他们结合自 2007 年以来卫星发现的 458 个 GRB 数据时所期望发现的,这是一项没有人做过的艰苦工作,前 STScI 天文学家、该研究的共同作者 Melissa Nysewander 说,该研究已提交给《天体物理学杂志》发表。
但是,当他们将每次伽马射线暴最初闪烁期间发射的总能量与半天后的余辉进行比较时,他们发现能量相同的爆发发出的光芒同样明亮。
“我们根本没想到会这样,”Nysewander 说。
如果这个结果成立,可能意味着研究人员对短爆发的来源的认识是错误的。但是新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的理论天体物理学家克里斯·弗莱尔 (Chris Fryer) 表示,更有可能的是标准余辉模型需要修订。
该模型假设相对论性喷流主要以热物质(等离子体)的形式存储能量,而以喷流前方的冲击波产生的磁场的形式存储的能量较少。这些磁场加速电子,导致它们发射辐射。
弗莱尔说,如果更多的喷流能量以磁场的形式出现,它们应该会促使电子产生更多的辐射,这也许可以解释短爆发的意外亮度。
他指出,该模型最初是为活跃星系核开发的(由超大质量黑洞驱动的爆发),因此没有理由认为它也必须适用于伽马射线暴。
他说,当有关爆发的数据相对粗糙时,这个简单的模型效果很好。“随着我们获得越来越详细的数据,”他说,“简单的模型正在崩溃。”