宇宙γ射线爆发
【中文词条】宇宙γ射线爆发
【外文词条】cosmic -ray burst
【作者】曲钦岳
宇宙中 γ射线源的一种短暂的猛烈的爆发。这种爆发是克莱比塞得和斯特朗等于1973年根据“维拉”卫星上 γ射线探测器的观测资料发现的。分析表明﹐这种爆发同地球﹑月球﹑太阳和行星都没有关系﹐肯定发生在太阳系以外﹐因此﹐被称为宇宙 γ射线爆发(简称 γ爆发)。它是二十世纪七十年代天体物理学的重大发现之一。
γ 爆发的重要特徵之一是辐射变化剧烈而迅速。辐射能随时间变化的曲线(称为时间轮廓)通常是由若干个分立的脉冲组成﹐其主要参数如下表
由辐射发生显著变化的时间τ可以推测爆发源的近似直径d ﹐因为τ不应小于信息通过源体所需的传播时间﹐即c τ≧d ﹐式中c 为光速。根据此式﹐由“阿波罗”16号测得的爆发源直径不超过 1﹐500公里。1976年测得一个上升时间只有一毫秒的γ爆发﹐其源体直径不超过 300公里﹐是迄今测得的最小爆发源。γ爆发的辐射能量范围从几千电子伏到几兆电子伏﹐它在地球处的总能流在3×10～1.5×10尔格/(厘米·秒)之间﹐典型值则为10尔格/(厘米·秒)。设γ爆发的辐射是各向同性的﹐若γ爆发发生在离我们最近的恒星处(近似地取为3光年)﹐其辐射功率将为10尔格/秒。即使把爆发源的直径估计得大些﹐假定为2﹐000公里﹐从它的每单位表面辐射的γ射线能量也比太阳上每单位表面辐射的总能量大几百万倍。而事实上﹐爆发源的距离很可能比3光年远得多﹐因此﹐γ爆发是一种十分猛烈的爆发现象。在γ爆发的观测中﹐确定爆发源的方位和距离是一件很困难的事。到1976年﹐已有记录的50多个事例中﹐仅有7个事例得到确定的方位﹐有9个事例各得到两个可能的方位。在这些方位上未找到任何已知的天体与之对应。只有一两个可能的方位与X射线源天鹅座X-1有关。爆发源的方向视分布呈各向同性﹐统计方法处理后略呈向银道面聚集的趋势
理论天体物理学家们对爆发源的本质﹑爆发机制和辐射过程等课题进行了初步的探讨﹐提出几十种模型。其中比较受重视的有两类﹕等离子体相互作用模型﹐认为γ爆发发生于双星体系﹐其伴星为致密星或为中子星或为黑洞。由主星相互碰撞可能产生γ爆发。恒星耀斑模型﹐是根据γ爆发的时间轮廓同太阳硬 X射线爆发的时间轮廓颇为相似而提出来的。后来的研究表明﹐γ爆发的源可能是强磁场的白矮星上的耀斑。中国的一些天体物理学家也对γ爆发进行了探索性的研究。