​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Vela衛星在核爆炸監測過程中由克萊貝薩德爾(Klebesadel)等人無意中發現的。

20世紀60年代，美國發射了船帆座衛星，上面安裝有監測伽瑪射線的儀器，用于監視蘇聯和中國進行核試驗時產生的大量伽瑪射線。1967年這顆衛星發現了來自宇宙空間的伽瑪射線突然增強，隨即又快速減弱的現象，這種現象是隨機發生的，大約每天發生一到兩次，強度可以超過全天伽瑪射線的總和，并且來源不是在地球上，而是宇宙空間。由于保密的原因，關于伽瑪射線暴的首批觀測資料直到1973年才發表，并很快得到了蘇聯Konus衛星的證實。

由于伽瑪暴的持續時間非常短暫，而且方向不好確定，起初對伽瑪暴的研究進展十分緩慢，連距離這樣的基本物理量都難以測定，1980年，基于Ginga衛星的觀測結果，許多人相信伽瑪射線暴是發生銀河系中的一種現象，成因與中子星有關，并圍繞中子星建立起數百個模型。20世紀80年代中期，美籍波蘭裔天文學家玻丹·帕琴斯基提出，伽瑪射線暴發生在銀河系外，是位于宇宙學距離上的遙遠天體，然而這種觀點并沒有得到普遍認可。

1991年美國發射了康普頓伽瑪射線天文臺(CGRO)，這顆衛星的八個角上安裝了八臺同樣的儀器BASTE，能夠定出伽瑪射線暴的方向，精度大約為幾度，幾年時間里，對3000余個伽瑪暴的系統巡天發現，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生在遙遠的宇宙學尺度上的觀點，并且引發了帕琴斯基與另一位持相反觀點的科學家拉姆的大辯論。

如果伽瑪射線暴確實位于宇宙學尺度上，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，往往在幾秒時間里釋放出的能量就相當于幾百個太陽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，例如1997年12月14日發生的一次伽瑪暴，距地球120億光年，在爆發后一兩秒內，其亮度就與除它以外的整個宇宙一樣明亮，它在50秒內釋放出的能量相當于銀河系200年的總輻射能量，比超新星爆發還要大幾百倍。在它附近的幾百千米范圍內，再現了宇宙大爆炸后千分之一秒時的高溫高密情形。而1999年1月23日發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射了BeppoSAX衛星，這顆衛星能夠準確地測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鏡在伽瑪暴未消逝之前尋找其光學對應體提供了強有力的支持。在它的幫助下，天文學家們率先發現了1997年2月28日爆發的一個伽瑪暴的光學對應體，稱為伽瑪暴的"光學余輝"，后來又陸陸續續地發現了數個類似的余輝，不僅有可見光波段的，也有射電波段，X射線波段，并且還證認出了伽瑪暴的宿主星系，對宿主星系紅移的觀測證實，伽瑪暴遠在銀河系以外，是宇宙學距離上的天體，余輝的發現使人們能夠在伽瑪暴發生后數月甚至數年的時間里對其進行持續觀測，大大推動了伽瑪暴的研究。