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什么是超高能伽马天文学 这次的重大发现对我国以及人类的方方面面会有什么影响

时间: 2021-08-26 14:58:44 | 来源: 喜蛋文章网 | 编辑: admin | 阅读: 116次

什么是超高能伽马天文学 这次的重大发现对我国以及人类的方方面面会有什么影响

伽马射线暴对地球造成什么影响,如果太阳系附近有一个黑洞诞生,喷发出来的伽马射线横扫地球,会怎么样?

伽马射线能杀死生物吗,会对生物造成怎样的伤害啊?
伽马射线暴简称为“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。
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。2、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。3、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。
编辑本段二 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。[2]三、伽马射线暴的原因解析1、历史上的伽马射线暴  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
伽马射线暴
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。2、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。
编辑本段三、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
照亮地面
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。”
编辑本段四、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。
γ射线的威力主要表现在以下两个方面:一是γ射线的能量大。由于γ射线的波长非常短,频率高,因此具有非常大的能量。高能量的γ射线对人体的破坏作用相当大,当人体受到γ射线的辐射剂量达到200-600雷姆时,人体造血器官如骨髓将遭到损坏,白血球严重地减少,内出血、头发脱落,在两个月内死亡的概率为0-80%;当辐射剂量为600-1000雷姆时,在两个月内死亡的概率为80-100%;当辐射剂量为1000-1500雷姆时,人体肠胃系统将遭破坏,发生腹泻、发烧、内分泌失调,在两周内死亡概率几乎为100%;当辐射剂量为5000雷姆以上时,可导致中枢神经系统受到破坏,发生痉挛、震颤、失调、嗜眠,在两天内死亡的概率为100%。二是γ射线的穿透本领极强。
如果地球旁边有个黑洞,地球早就被吸进去了
伽马射线暴具有极强的破坏性,如果击中地球,在几秒内毁掉大部分的大气层,炙热的射线摧毁植物以及藻类,使整个食物链断裂, 如果距离足够近则会使大部分生物灭绝。
有观点认为当某星系距离地球过远后其发出的光会莫名的衰减。

宇宙中有无数恒星,但地球依然拥有足够黑的夜空就是这个原因。

当然以上只是一种假设,依此假设,大质量的恒星塌陷时如果距离地球过远,他的光就会在传播中被逆转进入一些另类的状态,所以不会伤害地球。

近的话大家就提前自杀去天堂抢位子吧
不是说地球就会马上蒸发掉吗 应该是地球被蒸发掉

人类首次发现银河系超高能宇宙线源存在证据,这是如何发现的?

人类首次发现银河系超高能宇宙线源存在证据,这是如何发现的?是利用我国西藏羊八井的ASY实验阵列发现的。

高能宇宙线起源是一个世纪未解之谜,被美国国家研究委员会列为21世纪11个最前沿的科学问题之一。近日,中科院高能所、中科院国家天文台等合作,首次发现PeV(拍电子伏特,1000万亿电子伏特)能量宇宙线源存在于银河系的证据。网友:“终于可以证明有奥特曼了”“发现了这个,是不是可以说明有外星生物存在”

什么是高能宇宙线?

美丽的大自然向我们展示了五光十色的复杂景象,每天各式各样从空间深处投向地球来的射线,就称为宇宙线,它们给我们带来了探索宇宙奥秘的钥匙。

宇宙线与从天体传来的可见光线不同,是一种人眼看不见的射线。

在它未发现之前是一个世界未解之谜,为什么呢?过去它都被认为是超新星遗迹,但理论和观测都不支持。外星球上的生命也许正是靠宇宙射线提供的能量来存活的。

所以目前的这一发现让我们意识到,在之前被我们视作不适宜居住的星球上,也可能存在着外星生命。

现已查明,太阳有时会发出低能宇宙线,科学家研究这种射线对有机生命的作用。

这样一来,人们对外星世界更加充满好奇,科学家们也在不停探索中,世界真的无奇不有呀!

这一发现有什么重要意义:

由于高能辐射线能使物生物遗传基因发生改变或受到破坏,引起生物变异。因此,宇宙线对地球上生物的演化和生态平衡,具有重大作用。

科学家可以利用高能宇宙线来研究它那些粒子在自然界是如何加速到这种地步,这个过程有没有和未知的天体和物理过程,是否发生一些我们不知道的未知现象,在我们地球上能不能首先这样的过程,从而有助于我们开发其用途。

所以看来,科学家对宇宙线的探测和研究,对于天文学、物理学以及生物学等领域,都有非常重要的意义。

高能宇宙线是怎么被发现的:

中日合作西藏ASγ实验观测到迄今为止最高能量的弥散伽马射线辐射,最高能量接近1PeV(1000万亿电子伏特)。西藏ASγ实验位于海拔4300米的西藏羊八井镇。此次的重要发现是中日合作双方30年持之以恒、不断创新、不断努力地结果。

结语:

我们的祖国越来越强大了,我们真的感到非常骄傲与自豪!

因为是人类在探索宇宙的时候,然后发现了一些奇怪的现象,根据这种现象,一直探究从没有放弃,所以才会发现。
主要是因为现在我们国家对于银河系的研究可以说是非常的关注,而且也有很多先进的设备去对银河系发生的事情进行一系列的观察,所以一旦有一些动静都会发现。
人类对宇宙的探索从未停止,随着科学技术的不断发展和进步,人类科学探索宇宙步伐也不断加快,此次发现也是科研成果。
这是通过宇宙观察卫星发现的,因为通过这个卫星可以发现更多的宇宙秘密。

中国天眼有了新发现!我国还有什么成就让你骄傲不已?

中国天眼有了新发现!令网友们激动不已,展现了我国强大的科技实力还有工业实力。那么问题来了,我国还有什么成就让你骄傲不已?那太多了,随着中国30年以来的改革开放,我们国家发生了翻天覆地的巨大变化,而这场变化,也将会深刻的影响着人类的历史进程,毫无疑问的是,中国的崛起必将在人类发展的历史上,写下光辉灿烂的新篇章!

中国震撼

中国的巨大成就

对不起,很难不骄傲

一,中国的崛起,震撼了世界,影响了未来

中国震撼是复旦大学张维为教授的书这里用来借用一下,想了解中国发展的朋友,面对国家发展有困惑朋友,这本书里面,有大家想要的答案。不可否认的是,短短30年,中国变成了当年先辈们想象当中的强大国家。

二,中国建设成就颇多

中国建设以来的成就实在是太多了,完成了世界人类历史上最为罕见的脱贫工作,,为人类摆脱贫困写下了一本百科全书。基础设置建设震撼世界。高铁总里程世界第一,而且还在上升。5g基站建设,世界第一 ,同样还在建设当中。港珠澳大桥书写了人类的 造桥历史,写下了伟大的新篇章。北京大兴国际机场,全世界最大的机场,高科技,黑科技设备随处可见,就是未来机场的教科书。高速公路,建筑,经济,教育,新科技方方面面,都在书写着人类的历史。

三,身为中国人,很难不骄傲!

面对这些伟大的成就,真的,身为中国人你很难不感到骄傲。很荣幸能投胎在中国,看到祖国十几年来的翻天覆地的变化,看到我们的生活越来越好,看到我们的军队越来越强大。如果有来生,还请再次我们继续见证这个奇迹的红色中国如何继续书写人类文明的新篇章。

还有很多的疫苗,疫苗正在加快速度研发,快点出来吧。我还等着,希望大家都一样吧,
我国的高铁,航空,医药行业,医疗事业,探索外太空方面,铁路领域,这些方面取得的成就都是令世界瞩目的。
我国在抗击疫情中的表现,尤其是武汉的”封城“,中国人的团结真的让人骄傲。

什么是伽马射线

γ射线,又称γ粒子流,是原子核能级跃迁退激时释放出的射线,是波长短于0.01埃的电磁波。γ射线有很强的穿透力,工业中可用来探伤或流水线的自动控制。γ射线对细胞有杀伤力,医疗上用来治疗肿瘤。
γ射线首先由法国科学家P.V.维拉德发现,是继α、β射线后发现的第三种原子核射线。
与其他核武器相比,γ射线的威力主要表现在以下两个方面:一是γ射线的能量大。由于γ射线的波长非常短,频率高,因此具有非常大的能量。高能量的γ射线对人体的破坏作用相当大,当人体受到γ射线的辐射剂量达到200-600雷姆时,人体造血器官如骨髓将遭到损坏,白血球严重地减少,内出血、头发脱落,在两个月内死亡的概率为0-80%;当辐射剂量为600-1000雷姆时,在两个月内死亡的概率为80-100%;当辐射剂量为1000-1500雷姆时,人体肠胃系统将遭破坏,发生腹泻、发烧、内分泌失调,在两周内死亡概率几乎为100%;当辐射剂量为5000雷姆以上时,可导致中枢神经系统受到破坏,发生痉挛、震颤、失调、嗜眠,在两天内死亡的概率为100%。二是γ射线的穿透本领极强。γ射线是一种杀人武器,它比中子弹的威力大得多。中子弹是以中子流作为攻击的手段,但是中子的产额较少,只占核爆炸放出能量的很小一部分,所以杀伤范围只有500-700米,一般作为战术武器来使用。γ射线的杀伤范围,据说为方圆100万平方公里,这相当于以阿尔卑斯山为中心的整个南欧。因此,它是一种极具威慑力的战略武器。民用方面:
1、伽玛射线放射治疗系统,会杀死细菌和癌细胞,它们被用来杀灭某些类型的癌症。
2、伽马射线也被用来作为一种化学消毒处理的替代设备。
3、用伽玛射线专用成像仪去观察天空,
天体物理学家们近期才了解到,这些伽玛射线爆发来自遥远的星系,并且其威力强大无比,它比起太阳的能量来要强约10000的五次方倍。这种爆发可能是两颗恒星碰撞并融为一体的结果。
4、伽玛射线是用在工业环境检测金属铸件缺陷和焊接结构中寻找薄弱点。
γ射线的产生及其杀伤机理

γ射线是一种强电磁波,它的波长比X射线还要短,一般波长<0.001纳米。在原子核反应中,当原子核发生α 、β衰变后,往往衰变到某个激发态,处于激发态的原子核仍是不稳定的,并且会通过释放一系列能量使其跃迁到稳定的状态,而这些能量的释放是通过射线辐射来实现的,这种射线就是γ射线。

γ射线具有极强的穿透本领。人体受到γ射线照射时,γ射线可以进入到人体的内部,并与体内细胞发生电离作用,电离产生的离子能侵蚀复杂的有机分子,如蛋白质、核酸和酶,它们都是构成活细胞组织的主要成份,一旦它们遭到破坏,就会导致人体内的正常化学过程受到干扰,严重的可以使细胞死亡。强大的威力

一般来说,核爆炸(比如原子弹、氢弹的爆炸)的杀伤力量由四个因素构成:冲击波、光辐射、放射性沾染和贯穿辐射。其中贯穿辐射则主要由强γ射线和中子流组成。由此可见,核爆炸本身就是一个γ射线光源。通过结构的巧妙设计,可以缩小核爆炸的其他硬杀伤因素,使爆炸的能量主要以γ射线的形式释放,并尽可能地延长γ射线的作用时间(可以为普通核爆炸的三倍),这种核弹就是γ射线弹。

与其他核武器相比,γ射线的威力主要表现在以下两个方面:一是γ射线的能量大。由于γ射线的波长非常短,频率高,因此具有非常大的能量。高能量的γ射线对人体的破坏作用相当大,当人体受到γ射线的辐射剂量达到200-600雷姆时,人体造血器官如骨髓将遭到损坏,白血球严重地减少,内出血、头发脱落,在两个月内死亡的概率为0-80%;当辐射剂量为600-1000雷姆时,在两个月内死亡的概率为80-100%;当辐射剂量为1000-1500雷姆时,人体肠胃系统将遭破坏,发生腹泻、发烧、内分泌失调,在两周内死亡概率几乎为100%;当辐射剂量为5000雷姆以上时,可导致中枢神经系统受到破坏,发生痉挛、震颤、失调、嗜眠,在两天内死亡的概率为100%。二是γ射线的穿透本领极强。γ射线是一种杀人武器,它比中子弹的威力大得多。中子弹是以中子流作为攻击的手段,但是中子的产额较少,只占核爆炸放出能量的很小一部分,所以杀伤范围只有500-700米,一般作为战术武器来使用。

γ射线的杀伤范围,据说为方圆100万公里,这相当于以阿尔卑斯山为中心的整个南欧。因此,它是一种极具威慑力的战略武器。“悄无声息”的杀手

γ射线弹除杀伤力大外,还有两个突出的特点:一是γ射线弹无需炸药引爆。一般的核弹都装有高爆炸药和雷管,所以贮存时易发生事故。而γ射线弹则没有引爆炸药,所以平时贮存安全得多。二是γ射线弹没有爆炸效应。

进行这种核试验不易被测量到,即使在敌方上空爆炸也不易被觉察。因此γ射线弹是很难防御的,正如美国国防部长科恩在接受德国《世界报》的采访时说,“这种武器是无声的、具有瞬时效应”。可见,一旦这个“悄无声息”

的杀手闯入战场,将成为影响战场格局的重要因素。
α射线是氦原子核流,
β放射是电子流
γ射线,波长小于0.1纳米的电磁波,是比X射线能量还高的一种辐射.
李启斌提出了本世纪7个天文研究领域。其中有3个涉及地外能量探索,一个是和暗物质有关的暗能量,一个是具有巨大辐射能量的类星体,还有一个则是来自河外的巨大能量源枣伽玛射线爆。

人类已经看到的太空物质只有百分之几,还有百分之九十几的物质是黑暗的,人类没有看到的,这就是暗物质。

提到暗物质,人类很容易想到“黑洞”。黑洞是暗物质的一种。黑洞的引力非常大,从地球上发射的卫星要达到第一宇宙速度7.8公里/秒才能冲出大气层,而在黑洞上以光速发射还是无法超越其巨大的引力。根据霍金的黑洞理论,根据对周围事物的观测可以确定黑洞。如果其周围事物往下掉,那么就会发出X光,产生X光晕,根据对X光的观测就可以测定黑洞。如果观测到某颗星一直围绕着空心转动,那么也可以推测其轨道中间存在着黑洞。

对类星体的探讨属于天体剧烈活动领域的观测。李启斌解释说,类星体的神秘点在于其每秒辐射的能量比整个银河系1000亿颗星体的总和还大。天文学家推测,其中一定存在着提供能量的独特方法。

伽玛射线爆的发现是戏剧性的。人们最初观测伽马射线是为了监测核试验,当仪器偶然对准空中时,发现了来自太空的伽马射线。人们由此发现了发射伽马射线的星体,其中有一部分是爆发性的。空间探测器的观测结果显示了伽马射线爆平均每天一次的频繁程度。

伽马射线爆跟类星体一样具有很强的能量。李启斌乐观的讲,如果能够观测和分析出它们的能量来源,说不定可以解决人类的能源危机和以破坏环境为代价的能源开采。
2003年末,美国《科学》杂志评出年度十大科技成就,关于宇宙伽马射线的研究入选其中。这项研究增进了对宇宙伽马射线爆发的理解,证实伽马射线爆发与超新星之间存在联系。

6500万年前,一颗撞向地球的小行星曾导致了恐龙的灭绝。然而据英国《新科学家》杂志2003年披露,来自外太空的杀手远不止小行星一个,最新科学研究显示,早在4亿年前,地球上曾经历过另外一次生物大灭绝,而罪魁祸首就是银河系恒星坍塌后爆发的“伽马射线”!

在天文学界,伽马射线爆发被称作“伽马射线暴”。

究竟什么是伽马射线暴?它来自何方?它为何会产生如此巨大的能量?

“伽马射线暴是宇宙中一种伽马射线突然增强的一种现象。”中国科学院国家天文台赵永恒研究员告诉记者,伽马射线是波长小于0.1纳米的电磁波,是比X射线能量还高的一种辐射,它的能量非常高。但是大多数伽马射线会被地球的大气层阻挡,观测必须在地球之外进行。

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。

伽马射线暴所释放的能量甚至可以和宇宙大爆炸相提并论。据赵永恒研究员介绍,伽马射线暴的持续时间很短,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。但伽马射线暴所放出的能量却十分巨大,在若干秒钟时间内所放射出的伽马射线的能量相当于几百个太阳在其一生(100亿年)中所放出的总能量!

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。

然而,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。

成因引发大辩论

关于伽马射线暴的成因,至今世界上尚无定论。有人猜测它是两个中子星或两个黑洞发生碰撞时产生的;也有人猜想是大质量恒星在死亡时生成黑洞的过程中产生的,但这个过程要比超新星爆发剧烈得多,因而,也有人把它叫做“超超新星”。

赵永恒研究员介绍说,为了探究伽马射线暴发生的成因,引发了两位天文学家的大辩论。

在20世纪七八十年代,人们普遍相信伽马射线暴是发生在银河系内的现象,推测它与中子星表面的物理过程有关。然而,波兰裔美国天文学家帕钦斯基却独树一帜。他在上世纪80年代中期提出伽马射线暴是位于宇宙学距离上,和类星体一样遥远的天体,实际上就是说,伽马射线暴发生在银河系之外。然而在那时,人们已经被“伽马射线暴是发生在银河系内”的理论统治多年,所以他们对帕钦斯基的观点往往是付之一笑。

但是几年之后,情况发生了变化。1991年,美国的“康普顿伽马射线天文台”发射升空,对伽马射线暴进行了全面系统的监视。几年观测下来,科学家发现伽马射线暴出现在天空的各个方向上,而这就与星系或类星体的分布很相似,而这与银河系内天体的分布完全不一样。于是,人们开始认真看待帕钦斯基的伽马射线暴可能是银河系外的遥远天体的观点了。由此也引发了1995年帕钦斯基与持相反观点的另一位天文学家拉姆的大辩论。

然而,在十年前的那个时候,世界上并没有办法测定伽马射线暴的距离,因此辩论双方根本

无法说服对方。伽马射

线暴的发生在空间上是随机的,而且持续时间很短,因此无法安排后续的观测。再者,除短暂的伽马射线暴外,没有其他波段上的对应体,因此无法借助其他波段上的已知距离的天体加以验证。这场辩论谁是谁

非也就悬而未决。幸运的是,1997年意大利发射了一颗高能天文卫星,能够快速而精确地测定出伽马射线暴的位置,于是地面上的光学望远镜和射电望远镜就可以对其进行后续观测。天文学家首先成功地发现了1997年2月28日伽马射线暴的光学对应体,这种光学对应体被称之为伽马射线暴的“光学余辉”;接着看到了所对应的星系,这就充分证明了伽马射线暴宇宙学距离上的现象,从而为帕钦斯基和拉姆的大辩论做出了结论。

到目前为止,全世界已经发现了20多个伽马射线暴的“光学余辉”,其中大部分的距离已经确定,它们全部是银河系以外的遥远天体。

赵永恒研究员说,“光学余辉”的发现极大地推动了伽马射线暴的研究工作,使得人们对伽马射线暴的观测波段从伽马射线发展到了光学和射电波段,观测时间从几十秒延长到几个月甚至几年。

超新星再次引发争论

难题一个接着一个。

2003年3月24日,在加拿大魁北克召开的美国天文学会高能天体物理分会会议上,一部分研究人员宣称它们已经发现了一些迄今为止最有力的迹象,表明普通的超新星爆发可能在几周或几个月之内导致剧烈的伽马射线大喷发。这种说法一经提出就在会议上引发了激烈的争议。

其实在2002年的一期英国《自然》杂志上,一个英国研究小组就报告了他们对于伽马射线暴的最新研究成果,称伽马射线暴与超新星有关。研究者研究了2001年12月的一次伽马射线暴的观测数据,欧洲航天局的XMM—牛顿太空望远镜观测到了这次伽马射线暴长达270秒的X射线波段的“余辉”。通过对于X射线的观测,研究者发现了在爆发处镁、硅、硫等元素以亚光速向外逃逸,通常超新星爆发才会造成这种现象。

大多数天体物理学家认为,强劲的伽马射线喷发来自恒星内核坍塌导致的超新星爆炸而形成的黑洞。麻省理工学院的研究人员通过钱德拉X射线望远镜追踪了2002年8月发生的一次时长不超过一天的超新星爆发。在这次持续二十一小时的爆发中,人们观察到大大超过类似情况的X射线。而X射线被广泛看作是由超新星爆发后初步形成的不稳定的中子星发出。大量的观测表明,伽马射线喷发源附近总有超新星爆发而产生的质量很大的物质存在。

反对上述看法的人士认为,这些说法没有排除X射线非正常增加或减少的可能性。而且,超新星爆发与伽马射线喷发之间存在时间间隔的原因仍然不明。

无论如何,人类追寻来自浩瀚宇宙的神秘能量———伽马射线暴的势头不会因为一系列的疑惑而减少,相反,科学家会更加努力地去探索。“作为天文学的基础研究,这种探索对人们认识宇宙,观察极端条件下的物理现象并发现新的规律都是很有意义的。”赵永恒研究员说。

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伽马射线几秒内放射的能量相当于几百个太阳一百亿年所放总能量

二○○三年九月,美国有学者对奥陶纪晚期的化石标本进行了研究,他们猜测,在那个时期,一百种以上的水生无脊椎动物在一次伽马射线爆发中从地球上永远地消失了。研究人员表示,伽马射线爆发可能形成酸雨气候,使地球上的生物直接受到酸雨的侵蚀,同时,伽马射线对臭氧层的破坏加大了紫外线的辐射强度,那些浅水域生活的无脊椎动物在紫外线的辐射下数量逐渐减少,直至从地球上灭绝。

什么是伽马射线?

中国科学家发现迄今最高能量宇宙伽玛射线,有什么重要意义?

无处不在的宇宙射线

宇宙射线是来自外太空的高能粒子,宇宙射线成分复杂。大约89%的宇宙射线是单纯的质子,10%是氦原子核(即α粒子),还有1%是重元素。伽马射线是宇宙射线的一种,但在其中只占极小的一部分。宇宙射线可大致分为两类:原生宇宙射线和衍生宇宙射线。原生宇宙射线是由宇宙射线源产生,然后成功逃逸到宇宙空间且未与星际物质发生相互作用的粒子流;衍生宇宙射线指的是原生宇宙射线和星际物质作用后产生的各种粒子。

宇宙射线几乎无处不在,影响宇宙射线剂量的主要因素有海拔、纬度、屏蔽等因素。海拔越高、纬度越大,辐射越强。宇宙射线的发现可以追溯到一百多年前。1912年,奥地利物理学家Vector Hess在高空热气球实验中首次发现了宇宙射线。自发现至今,人们研究了宇宙射线的成分、能量分布等性质以及随空间、时间的变化规律。宇宙射线已经发展成为一门独立的学科。但宇宙射线在何处产生?是什么把它加速到如此高的能量?这些依然是宇宙射线物理的核心问题。

千里迢迢“赶”到地球的高能宇宙伽马射线

想必大家都听过粒子加速器,加速器是一种能使带电粒子能量增加的科学装置。目前世界上最大的粒子加速器是位于日内瓦近郊的欧洲大型强子对撞机。这台设备可以将质子加速到6.5TeV(万亿电子伏特),要知道可见光的能量只有几个电子伏特。而此次西藏羊八井ASgamma实验平台探测到的伽马光子能量在100TeV以上。宇宙加速器远远超过了人类最先进的机器。

西藏羊八井探测到的高能伽马射线来自于蟹状星云。蟹状星云位于金牛座,距离地球大约6500光年,是公元1054年一次明亮的超新星爆发的残骸。在蟹状星云中,最初的爆炸为加速创造了条件。研究人员认为,蟹状星云中高速旋转的脉冲星能够产生超高能量电子(能量来源于磁场),这些电子与周围宇宙微波背景辐射发生“逆康普顿散射”,就会产生100TeV以上的高能伽马射线。伽马射线向外发射,最终到达地球上被探测器探测到。可以推断出,蟹状星云就是“银河系内天然的高能粒子加速器”。

怎么才能“看见”宇宙伽马射线

右:西藏ASgamma实验探测器示意图,白色小方块为表面探测器阵列,彩色部分为地下缪子水切伦科夫探测器

仅凭肉眼是无法观察到伽马射线的。那要如何才能“看见”它们呢?答案是必须借助探测器才可以。高能的原生宇宙射线进入地球大气后,会在10到15公里的高空和大气中的介质(主要是氧原子核和氮原子核)发生相互作用产生次级粒子、次级粒子继续反应产生更多的粒子,这就是“广延大气簇射”。以广延大气簇射为基础,人们发展了地面阵列探测技术。

西藏羊八井ASgamma实验阵列主要分为地上地下两个部分。地上表面探测阵列使用了近600个闪烁体探测器,分布在65000平方米的区域内(约为150个篮球场的面积);而地下部分则是有效面积为4200平方米的缪子水切伦科夫探测器。表面探测阵列的优势在于视场大,可以进行全天候、大天区的观测。它能够记录次级粒子到达探测器的时间信息、粒子的密度分布和粒子的电荷等信息,从而重建出原生宇宙射线的方向、能量以及成分。

我们在前面的文章中提到过,在宇宙射线中,伽马射线所占的比例极小,其他的粒子与大气中的介质反应也会产生次级粒子,这些次级粒子会对探测伽马射线产生干扰。地下缪子水切伦科夫探测器就是为了去除这些干扰。羊八井实验平台所使用的地下缪子水切伦科夫探测器能够剔除99.92%的干扰。也正是地下缪子水切伦科夫探测器的存在,使得西藏羊八井ASgamma实验平台成为世界范围内100TeV以上能区最灵敏的伽玛射线天文台,并成功的“看见”100TeV伽玛射线。

我们可以根据伽马射线的抵达位置来探寻其产生的源头,而超高能量的伽玛射线又是由高能带电粒子产生的。因此,观测超高能量的伽马射线可以研究这些高能粒子的加速过程,同时可以研究这些高能粒子是在怎样的极端环境下产生的。

高能量伽马射线是探索宇宙的重要探针之一,它能够让我们更好地认识宇宙。对伽马射线(尤其是高能量伽马射线)进行研究,有助我们厘清伽马射线的产生机制,确认发射宇宙射线的天体,是人类探索宇宙及其演化的重要途经。

对伽马射线(尤其是高能量伽马射线)进行研究,有助我们厘清伽马射线的产生机制,确认发射宇宙射线的天体,是人类探索宇宙及其演化的重要途经。
让人们又对宇宙了解多了一点,并且可以对其继续研究,并利用它
中日联合团队发现了24个100 TeV以上的伽玛射线事例,超出宇宙线背景5.6倍标准偏差,其中能量最高的约为450 TeV。这标志着伽马射线天文观测进入到100TeV以上的能段,对于探究天体的物理过程和规律具有重要意义。
对宇宙的探索有更深了一步,并可以研究后作为可利用能源
文章标题: 什么是超高能伽马天文学 这次的重大发现对我国以及人类的方方面面会有什么影响
文章地址: http://www.xdqxjxc.cn/jingdianwenzhang/120529.html
文章标签:天文学  方方面面  会有什么  人类  发现
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