天文学家发现首个短γ射线暴的余辉
著:C. Wanjek  译:Shea


    在渐渐退去的γ射线暴(简称γ暴)中,天文学家宣布他们发现了首个短时间γ射线暴(简称短暴)的余辉,这个γ暴本身仅仅持续了1秒。

    这个X射线余辉为γ暴(宇宙中最强大的能量释放形式,仅次于宇宙大爆炸)的爆发机制提供了重要的线索。先前,天文学家仅探测到了长时间γ射线暴(简称长暴)的余辉,长暴的持续时间从几秒钟到几分钟不等,同时天文学家相信长暴和短暴有着不同的爆发机制。

    剑桥大学的Davide Lazzati和Enrico Ramirez-Ruiz,以及意大利的天文学家Gabriele Ghisellini(Osservatorio Astronomico di Brera)在最近一期的《天文学和天体物理学》杂志上公布了这一发现。

    “1997年发现长暴的余辉是一个突破,使我们确定了γ暴发生在宇宙学距离上,数十亿光年远,”Lazzati说,“短暴,有时仅仅持续几毫秒,很难捕捉。发现它们的余辉之后,我们就有机会研究它们了。”

    许多天文学家相信,长暴源自大质量恒星的坍缩。这就是所谓的坍缩星模型,它的质量比爆发成超新星的恒星的质量还要大。时间短于2秒的短暴,可能源自中子星或者黑洞的合并。听起来可能觉得不可思议,其实γ暴在宇宙中是相当普遍的,差不多每天一个。

    已知的短暴很少。因为它们的持续时间太短,轨道上的探测器无法在如此短的时间里确定它们的位置。因此天文学家对这些短暴的了解很有限。同样,短暴也会形成余辉,这就使得对短暴的研究更趋复杂。

    γ暴余辉的产生与原始的爆炸不同,它是爆炸时喷出的物质与环境介质互相作用的结果。对短暴余辉的研究使得天文学家可以对γ暴早期的重要阶段有所了解。

    Lazzati和他的同事通过使用康普顿γ射线天文台(Compton Gamma-Ray Observatory)的爆发和暂现源实验室(Burst and Transient Source Experiment,BATSE)数据来寻找短暴的余辉。尽管已经知道短暴的持续时间只有几秒钟,但是BATSE每次探测的最短时间是200多秒,也就是说,BATSE会多收集200秒的γ射线或者高能X射线(也被称为硬X射线或者软γ射线)的资料(如果有的话)。

    这个小组研究了数百个持续时间短于1秒并且“信噪比”较高的短暴记录资料,这样可以避免遗漏短暴,而且可以从辐射背景和噪音中识别出短暴。由于余辉很难从辐射背景中区分开,他们共检查了76条光变曲线。

      
    插图说明(插图为译者所加):BATSE76个短暴的4通道数据。上排的是“背景+信号”的光变曲线,下排是去除了辐射背景之后的光变曲线。红色显示了与余辉模型相符的部分,蓝色虚线则是背景。我们发现在3和4高能通道中没有探测到余辉的信号。

    “从这些曲线的峰值发射来看,它们源自于相对论性激波,与长暴的相似,”Ramirez-Ruiz说。

    Ramirez-Ruiz说,长暴和短暴余辉的相似性并不能排除长暴和短暴之间的不同。进一步的研究和观测将确定暴源的物理性质以及它们的距离。与膨胀火球不同,这两种爆发都存在喷流,数据显示短暴喷流的张角比长暴大3-10倍。所以它们释放的能量相当。

    大约五年前,意大利的BeppoSAX卫星第一次探测到了余辉现象。NASA即将于2003年发射的国际合作项目——“斯威福特”卫星,能十分快速的给短暴定位,并且在几秒钟内通知其他的卫星以及地面望远镜。“斯威福特”的X射线和紫外线望远镜能深入研究γ暴的余辉。

 

   RAS Press Officer发布 19 Feb 2002   

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