极端的伽玛射线暴

Dr. Tony Phillips
译自Science@NASA，2008年11月19日

2009年2月20日：NASA费米太空望远镜以高分辨率观测的第一个伽玛射线暴是为创记录准备的。这场爆发有着迄今所见最大的总能量、最快的运动速度以及能量最高的瞬时辐射。

斯坦福大学的Peter Michelson说：“我们已经在等待着这样的爆发了。人们对这些能段的爆发辐射了解很不足，费米给了我们了解它们的工具。”他是大学费米大视场望远镜（LAT）的首席研究员。

这次爆发名为GRB 080916C，发生在美国东部时间2008年9月15日晚上7点13分，位于船底座。下面这段持续6秒钟动画是费米LAT望远镜对GRB 080916C所作的八分钟观测。彩色圆点表示不同能量的伽玛射线。

极端伽玛暴的费米LAT动画。蓝点表示能量较低的伽玛射线（小于100兆电子伏）；绿色表示中等能量（100兆电子伏到10亿电子伏）；红色表示的能量最到（高于10亿电子伏）。Quicktime动画请点击（图片提供：NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration）

费米望远镜的另一台仪器——爆发监视器同时记录下了该事件。两台仪器一起提供了爆发的初始（瞬时）伽玛射线图象，覆盖的能量相当于可见光的3000至50亿倍以上。

伽玛射线暴是宇宙中最为明亮的爆发。天文学家认为，其中的大多数是在异乎寻常的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，由尚未完全了解的机制驱动的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。

伽玛暴发生后，天文学家通常做的第一件事是赶去探测衰减的余辉。余辉的光谱（也就是它的颜色）可以揭示出爆发的位置。这是天文学家为计算伽玛暴能量而必须知道的关键信息。

爆发过后将近32小时，由德国加兴马普地外所的Jochen Greiner领导的小组发现了GRB 080916C的余辉。在其变暗之前，他们用伽玛暴光学/近红外探测器（GROND）迅速测量了余辉的光谱。这台仪器安装在欧洲南方天文台智利La Silla观测站的2.2米望远镜上。

GROND探测到的衰减余辉。大图请点击

根据他们的数据，爆发发生在122亿光年以外。

Julie McEnery说：“这已经是个激动人心的爆发了。但有了GROND小组的距离数据，它从激动人心变成了非凡。”McEnery供职于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心。

利用手边的距离数据，费米小组成员计算出，如果能量是朝四面八方发射的，爆发的能量是普通超新星的大约9000倍。对于天文学家来说，哪怕伽玛暴的大部分能量都是从致密喷流中发射而出的，这样做也是个标准的方法。

结合费米的观测，这一距离还帮助天文学家确定了发出伽玛射线辐射的速度。在爆发的喷流之内，气体炮弹至少要以光速99.9999%的速度运动。这次爆发巨大的能量和速度让它成为了迄今记录下的最极端的一次。

小组的结果刊登在2月19日的在线版《科学》杂志上。