伽馬射線爆發多還是少？

最新研究表明，伽馬射線爆發可能要少于想象中的

從坍縮恒星內部形成的黑洞中逸出的噴流。

（圖片來源：奧戈特利布/西北大學）

有史以來第一次3D仿真模擬揭示了黑洞噴流形成，爲什麽神秘的伽馬射線爆發看起來會閃爍，並表明這些神秘現象可能比天文學家想象中的要少。

伽馬射線爆發是宇宙中已知存在的最明亮、最強大的閃光。首次被發現是1967年，當大質量恒星坍縮成黑洞時，這些物質射流以接近光速的速度噴射到太空中。于是這些令人眼花缭亂的光爆炸聚集，就會産生這些物質射流。

目前，每天衛星在宇宙中觀測大約一個伽馬射線爆發。然而，天文學家認爲，每天可能會有多達500個在我們不知情的情況下在宇宙中閃現。新的研究表明，實際數字可能被高估了10倍。

這項研究由一組西北大學的天文學家負責，首次細節以3D形式仿真模擬了由坍縮恒星形成的黑洞噴流誕生。仿真模擬展示了，當一顆大質量恒星坍縮時，一個黑洞開始形成，在其中心周圍環繞著墜落的物質。在一些案例中，這種物質可以在黑洞附近被加速成射流，從而逃脫黑洞的引力。所有這一切都在發生，在新生的黑洞外環繞包圍著即將死亡的恒星。

“以前的研究嘗試了解噴射流是如何運行的，但這些研究受到計算力的限制，還包括許多假設”西北大學天體物理學家，這項新研究的主要作者奧戈特利布在一份聲明中表示，“我們能夠從一開始就模擬噴射流的整個演變 - 從黑洞誕生開始 - 而無需對噴射流的結構進行任何假設。我們按噴流從黑洞一直到發射地點，這是一項前所未有的研究。

研究人員說，爲了觸發伽馬射線爆發，噴流必須有足夠的能量來突破坍縮恒星的包層並逃逸到周圍的空間。

戈特利布說：“當噴流達到恒星大小的30倍或黑洞大小的一百萬倍時，它會産生[伽馬射線爆發]。“換句話說，如果黑洞有沙灘球那麽大，那麽噴射流需要擴大到整個法國的大小，然後才能産生伽馬射線爆發。

仿真模擬首次揭示了，當坍縮恒星的物質落到黑洞周圍的吸積盤上時，它會導致這個盤像陀螺一樣傾斜和晃動。這種傾斜會影響噴射流的軌迹，與之前的假設相比，噴射流並不遵循恒定的直線。噴射流的這種搖晃解釋了伽馬射線爆發最大的謎團之一——它們的閃爍特性。

來自坍縮恒星的物質落到黑洞的吸積盤上並使其傾斜，導致相對一個搖擺不定的噴流。（圖片來源：奧戈特利布/西北大學）

“伽馬射線爆發的散發總是不規則的，”戈特利布說。“我們看到散發的峰值，然後是持續幾秒鍾或更長時間的靜止時間。伽馬射線爆發的整個持續時間約爲一分鍾，因此這些靜止時間在總持續時間中是不可忽略的一部分。以前的模型無法解釋這些靜止時間的來源。關于這種現象，這種搖晃給了一個自然的解釋。

就像來自燈塔的光束一樣，當噴流指向地球時，伽馬射線爆發才被天文學家看到。然而，噴流的晃動也意味著，比起科學家到先前估計的，實際上伽馬射線爆發可以觀察到的要多。

“觀測到的速率和真實速率是不同的，因爲我們只能看到指向我們的伽馬射線爆發，”戈特利布說。“這意味著我們需要推測這些射線在天空中覆蓋的角度，以便推斷出伽馬射線爆發的真實速率。也就是說，我們錯過了多大部分伽馬射線爆發。

這個新模型表明，晃動增加將伽馬射線爆發的可觀測性提高了十倍，這意味著在任何一天，宇宙中可能只有50次而不是500次。

這對地球上的我們來說可能是個好消息，因爲離地球太近的伽馬射線爆發會吹走地球大氣層的很大一部分，尤其是臭氧層，它可以保護我們免受有害的紫外線輻射。

該研究于周三（6月29日）出版在《天體物理學雜志》上，並上傳到預印本服務器arXiv.org上。

BY:Tereza Pultarova

FY: 佳米

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