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[分享] 天文史上银河系最剧烈的爆发
2004年12月27日,有十几艘太空船或人造卫星,包括正在环绕土星的卡西尼号(Cassini)、环绕火星的奥德赛号(Mars Odyssey)、环绕太阳的尤利西斯号(Ulysses)等,同时记录到一个来自太阳系以外的剧烈爆发,或许是有天文历史以来,最剧烈的一次。

这次的强烈X射线和伽玛射线爆发是由一颗编号SGR 1806–20的磁星(magnetar)所引起。磁星是银河系中最怪异的天体,虽属中子星,直径只有小小的20公里左右,但其表面磁场强度比一般的中子星还强1000倍以上,为宇宙中磁场强度最强的天体。

SGR 1806–20本次爆发最强的时间仅仅延续0.2秒而已,但其所发出的辐射抵达地球时的强度,比与地球仅在咫尺之距的X级强烈太阳闪焰(solar flare)还高,比满月的亮度(-12.7等)还亮两倍,整个爆发释出的能量,相当于太阳25万年发出的辐射总量,震惊许多科学界人士。不过,幸好这颗位在人马座方向的磁星距离地球约50,000光年,亦即在遥远的银河中心另一侧,因此绝大部分的爆炸辐射线都被银河中心附近浓密的星际云气、尘埃挡住了,因此不至于对地球造成严重的伤害。

NASA的RHESSI太阳闪焰观测卫星捕捉到SGR 1806-20于X光波段的能量高达2万~5万电子伏特。上图甚至可看到爆发初期与未爆发前的能量差距之大。整个爆发过程中还有7.56秒的强烈脉动,这是磁星自转造成的结果。Source: Steve Boggs / RHESSI Team / NASA / UC Berkeley.
由俄罗斯观察太阳日冕的Helicon-Coronas-F卫星,遽然还侦测到表面反照率其差无比的月球反射部分SGR 1806–20发出的伽玛射线和X射线,可见爆发之强。此外,由于当时这颗磁星的位置恰好与太阳同方向,发生爆发时又是在地球的白天这一侧,但美国变星观测者协会(American Association of Variable Star Observers)的业余电波太阳观测者,也侦测到爆发所造成的地球高层大气的游离效应,其强度与太阳几可比拟。
加拿大AAVSO观测者Paul Campbell的电波记录,侦测到地球高层大气(电离层)的突然扰动,后来证实是SGR 1806–20引起的。

包括SGR 1806–20在内,目前已知有四颗所谓的软伽玛射线反覆爆发源(oft gamma repeaters,SGRs),它们会不时地爆发强烈的低能伽玛射线(软伽玛射线);其中,2004年12月27日的这次超级爆发,其强度为平日SGR的100倍以上。全球各界观测与理论学者都对这个超级爆发关注不已,都想解开为何这么小的天体得以发出这么强的能量,目前已有许多相关的论文发表在Astro-ph和其他专业天文期刊中,但因目前天文论文发表众多,都在等着各期刊刊登或付梓,相关研究的天文学家彼此之间还没有很好的交流。

天文学家猜测:磁星SGR 1806–20的强磁场,必定是这个问题的关键所在。布满甚至穿越整个磁星的强烈磁场,或许会使得磁星的固态地表收缩,并加热磁星的内部;当强磁场所造成的应力超过磁星地壳能容忍的极限时,能量会突然释放而造成如同地震一般的「星震(starquakes)」。每次星震过后,磁星地壳会被强烈扯动,而词西的磁场便可重整至能量比较低、比较稳定的状态。这种磁场重整(磁力线「重现连结reconnection」)的过程,同时也是太阳闪焰爆发的原因。磁场重整过程中,会释放出多余的磁能,这些能量便以伽玛射线、电子或正电子的形式向外传播。SGR 1806–20爆发最强时的辐射,有99.7%使上述粒子或光波。

被强烈磁场拘禁在磁星表面的电子和正电子这对物质与反物质伙伴,在爆发最强点之后,会因对灭而释出能量,这也是最初0.2秒的强烈爆发之后,SGR 1806–20还有其他辐射余晖的原因。前述论点,是1990年代中期美国德州大学(University of Texas)天文学家Robert C. Duncan和加拿大理论天文物理研究所(Canadian Institute of Theoretical Astrophysic)Christopher Thompson提出的「trapped fireball」理论模型,他们当时甚至以此观点,在1992年就预测磁星的存在。

上面这张影像为VLT(超大望远镜)的电波观测结果,显示SGR 1806–20强烈爆发后的余晖。NRAO / CfA / Bryan Gaensler
此次SGR的超级爆发,或许可以帮助天文学家解开长久以来的天文谜题之一:伽玛射线爆发(gamma-ray bursts,GRB)发生的原因。GRB是宇宙中最强烈的爆发现象,,基本尚可区分为为时较长的爆发(爆发时间延续数秒至数分钟)和较短的爆发(爆发时间不超过2秒)。如果SGR 1806–20是在另一个遥远的星系中,那么它的这个强烈爆发看来就是一次小型而短暂的GRB。

前一世代的人造卫星或太空望远镜,虽可侦测到像SGR 1806–20最初0.2秒的强烈爆发,但因灵敏度不足,无法继续监测爆发的余晖。天文学家很久以前就已经推测GRB短暂而强烈的爆发,是因两颗中子星,或一颗中子星与另一颗黑洞互撞合并而产生的,但这种说法仅止于纸上谈兵。这次是天文学家首度观测到可以发生短暂GRB的SGR爆发。美国航太总署(NASA)去年发射的史威福观测卫星(Swift),其能力便足以观测到1000万光年远的星系中所发生类似SGR 1806–20这次的强烈爆发。因此,天文学家希望未来能藉由史威福继续观测,确定短暂的GRB爆发是否就是SGR爆发。

虽然因SGR 1806–20距离遥远,地球并未因此受损,但当时位在地球黑夜一侧的国际太空站(International Space Station)中的太空人,仍受到比医学检查用的X光还强的X射线辐射袭击。如果这次的爆发距离地球只有6光年,那么地球的大气曾就会被爆发发出的高能辐射严重摧毁。好险!好险!

出处来源:
http://asweb.asiaa.sinica...ules/news/


[ 此文章被t0306894在2005-04-10 20:43重新编辑 ]



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献花 x0 回到顶端 [楼 主] From:台湾教育部 | Posted:2005-03-10 15:52 |

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