首页 > 宇宙

伽马射线暴:宇宙中最剧烈的现象之一

来源:网络 编辑:小彩 更新:2026-10-06

  一次伽马射线暴相当于将半径一亿光年内的所有恒星全部集中到一起并将它们发出的光全部聚焦起来,形成一束可怕的“激光”并指向地球

  伽马射线暴是宇宙中最剧烈的现象之一,其在一秒钟时间内释放出的能量与太阳在其整个100亿年生命周期内所释放出的能量总和相当。

  伽马射线暴所释放的能量是以电磁波束流形式定向发出的,这就意味着即便远隔数十亿光年,从地球上也依然能够看到非常明亮的束流信号。

  到目前为止,我们所观测到的全部伽马射线暴都产生于非常遥远的星系,但也存在着这样的可能性,那就是同样的现象也有可能在距离我们更近的地方发生――如果果真如此,那么我们地球上的生命将会瞬间被毁灭,没有任何预警可言。

  地球是生命的家园,除了有水和合适的大气成分之外,地球磁场和大气中臭氧层提供的保护作用都让我们绝缘于宇宙空间的险恶环境。

然而,一旦有来自外界强大得多的爆发现象出现,那么地球上的我们幸存下来的机会将会十分渺茫。

  伽马射线暴(GRBs)是一类强烈伽马射线束流,其可以沿着对称的两个方向传播,形成持续或瞬时的伽马射线暴现象,它们是宇宙中最为狂暴的死亡留下的遗产。

  持续性的伽马射线暴可以维持大约1分钟时间,科学家们认为它们是由超新星爆发所形成的,那就是大质量恒星的核心塌缩并形成黑洞的过程。

而瞬时伽马射线暴持续时间仅有数秒,一般是由双星系统中两个中子星合并事件所导致的结果。

  在数百万年的时间内,这样的双星系统中的两个成员星相互之间的轨道动能通过释放引力波而不断衰减并相互靠近。

而一旦两者之间的距离缩小到一定的值,它们就会无法避免地发生相撞并合并形成一个黑洞。

  ▲ 臭氧是由三个氧原子组成的化学分子,它们在地面附近对流层底部存在时是对人体健康有害的,被视作污染成分之一。

但在平流层高度上,它是抵挡太阳紫外线的防线,是生命的保护伞

  伽马射线也是电磁波,但是其波长短得多,因此其携带的能量要比我们日常接触的可见光强大的多。

一个单个的伽马射线光子,其携带的能量要比100万个可见光光子的能量还要高,可以直接打断我们体内的DNA双链。

  在地球上,我们不会受到严重的伽马射线辐射伤害,因为我们有厚厚的地球大气层和臭氧层保护。

但一旦发生伽马射线暴,那么情况将会严重得多。

  一次伽马射线暴相当于将半径一亿光年内的所有恒星全部集中到一起并将它们发出的光全部聚焦起来,形成一束可怕的“激光”并指向地球。

因此可以想见,即便听上去相当上,如果出现一次伽马射线暴,那也将轻易终结地球上的全部生命,毫无疑问也包括我们人类在内。

  如果伽马射线暴发生在数千光年之外,那么当这道致命束流抵达地球附近时,其束流宽度将有大约100光年宽度,它将像强大的海啸摧垮海岸边脆弱的小渔村一样彻底摧毁太阳系。

这样的时候,即便有臭氧层保护也将完全无济于事。

  的确,臭氧层可以保护我们,但是它主要的作用是抵挡来自太阳的紫外线辐射,一次强大的伽马射线暴将会彻底冲垮这道防线,从而让我们暴露于致命的太阳辐射之中。

  臭氧层在自然界中的恢复过程将需要数年的时间,但这么长的时间已经足够太阳辐射将地球彻底“消毒”一遍,将地球变成一个了。

  由于伽马射线是以光速传播的,在它袭击我们之前,我们几乎是没有办法得到什么预警时间的。

而当我们发现危险临近时,一切都已经太晚了,地球上最复杂的生命将注定灭亡。

  科学家们认为,地球上在大约4.5亿年前出现的奥陶纪大灭绝事件很有可能就与一次伽马射线暴有关,当时这场灾难造成了海洋中大约85%的生命被抹掉。

当然,这一理论要想被证明也是非常困难的。

  不过也不要就此变得过于担心,因为发生这类事件的几率是很低的。

在我们银河系这样的星系中,每大约100万年会发生一次伽马射线暴事件,如果要想对我们产生影响,那么它的束流必须正好指向我们。

因此,我们会死于伽马射线暴之手吗?或许并不会。

韦伯看见早期宇宙里的大星系,真的把理论推翻了吗?

如果给一个刚上幼儿园的孩子拍照,照片里却站着一个两米高的成年人,你的第一反应会是什么?年龄记错了,照片认错了,还是他真的长得太快?韦伯望远镜看向早期宇宙时,天文学家遇到了有点相似的麻烦:一些遥远目标,亮得让人怀疑它们是不是来得太早、长得太大。

于是,“宇宙模型错了”“大爆炸被推翻”这样的标题迅速出现。

一张深空照片,仿佛把几代人的理论同时掀了桌。

可是,如果你把那些小小的红色亮点放大,最关键的问题才刚开始:我们看到的光,到底由谁发出来?这处答案的差别,足以改变一整个星系的“体重”。

韦伯擅长观察红外光。

宇宙膨胀会拉长遥远天体发出的光的波长,原本较短波长的光,抵达我们时可能已经进入红外范围。

它能够帮助人类观察很早的星系,看到恒星与黑洞成长初期留下的光。

那里不是今天的现场,而是经过漫长旅程,终于到达望远镜的旧画面。

早期宇宙的麻烦,是时间不太够用。

气体要聚集,恒星要形成,小系统要成长,有时还要经历合并。

如果在宇宙诞生仅几亿年后的画面里,就出现许多看起来十分庞大的星系,研究人员当然会追问:已有的成长模型是否把某些过程算慢了?或者我们估计它们质量的方法,有没有偏差? 注意照片并不会直接显示质量。

望远镜接收到光,研究人员再结合距离、光谱与恒星模型,估计目标拥有多少恒星。

这个过程有点像夜里远看一栋楼,通过亮着的窗户估计住了多少人。

你得知道窗户平均有多亮,也得判断有没有一盏特别强的探照灯,把整栋楼照得比实际更热闹。

早期星系里的恒星,未必与附近星系的恒星具有相同年龄分布。

年轻的大质量恒星很亮,少量这样的恒星就能贡献许多光;尘埃又会改变不同波段的亮度。

即便确实来自恒星,怎样把光换算成质量,仍需要谨慎。

看起来很亮,可以是星很多,也可以是某些星特别能发光。

那盏“探照灯”还有一个更惊人的候选者:正在吞吃物质的黑洞。

黑洞自身不把内部的光送出来,但周围落入的气体会在复杂运动中变热并释放强烈辐射。

如果一部分亮光来自这种过程,却都被算成恒星发出的光,星系中的恒星质量就可能被高估,像把舞台灯也算成了观众。

韦伯发现的一类紧凑红色目标,被称为“小红点”。

这个名字几乎没有替它们做解释,只是把观测到的样子记下来。

它们很小、很红,有些光谱里还出现宽阔的氢谱线,提示发光气体有很大的运动速度。

正在吸积的黑洞,是解释部分目标的重要方向,但整类对象的性质仍有争论。

所以,把一张图里每一个红点都叫“过于巨大的星系”,会过早给它们定身份。

研究人员需要继续测光谱,查看不同波长的特征,比较黑洞、气体、恒星各自可能贡献多少。

第一张照片给的是线索,后续测量才逐渐拆开线索里混在一起的东西。

这也解释了为什么新闻里的结论会变化。

2024年,一项对韦伯早期星系的研究就强调,部分目标的光可能受到黑洞贡献影响,剔除这种干扰后,某些原先夸大的恒星质量可以降下来。

它没有让所有问题消失,却说明一个很现实的反转:所谓“宇宙没时间造出它”,有时可能是我们一开始把它估得太重了。

但别马上走到另一个极端,说这些发现原来只是误会。

即使修正了部分质量,早期星系为什么如此明亮、恒星形成效率怎样、黑洞为什么那么早成长起来,依然需要研究。

韦伯带来的价值,恰恰是让这些问题有了更详细的证据。

原本模糊的远方,现在终于能提出更尖锐的问题了。

这里还藏着一个层级差别。

宇宙学模型描述宇宙整体怎样膨胀、物质成分如何影响大尺度演化;星系形成模型则要处理气体冷却、恒星形成以及能量反馈。

后一层里某些参数需要修改,并不自动意味着前一层已经崩塌。

厨房里的烤箱温度估错了,不能立刻证明整栋楼的建筑图是假的。

当然,整体模型也不是不可挑战的。

假如大量独立观测持续出现无法解释的矛盾,就需要认真检查基础假设。

但要达到这一步,得排除测量偏差、目标识别错误和模型中的普通不确定性。

一个诱人的候选体,或者一篇刚出来的分析,还不足以替所有证据宣布最后结局。

远方目标的距离也需要核实。

几种滤镜中的颜色可以帮助挑选很遥远的候选星系,却可能被较近的尘埃丰富目标混淆。

光谱能提供更可靠的红移信息。

因此,你看到“最远候选星系”时,要留意候选两个字;完成进一步确认以后,才更适合拿它的年龄去检验宇宙成长的速度。

已经确认的早期星系同样令人吃惊。

例如韦伯对JADES-GS-z14-0的光谱观测,显示我们看到的是大爆炸后约2.9亿年的它。

这个具体例子告诉人类,很早的宇宙已经能形成明亮星系。

它不必被包装成“当天推翻全部理论”,也足以让研究人员重新琢磨气体如何快速变成恒星。

还有些研究,正在探索被浓密气体包围的黑洞,是否能解释部分小红点的表现。

听起来像科幻的“黑洞星”,在这里指的是一类模型解释,不是已经给每个红点确定了户口。

不同模型要接受光谱等观测的检验,哪一项能同时解释更多特征,哪一项才更有说服力。

对普通读者来说,这种一步步修正往往没有“理论全错”那么痛快。

可真实的探索就发生在这里:同一束光中到底包含多少恒星,多少发热气体,目标究竟多远?每答对一个问题,宇宙的历史就少一点模糊。

被修改的数值,是更接近真实的代价,不是科学不许承认的丢脸现场。

你还可以做一个小小的阅读检查。

新闻说“过于庞大”,究竟指尺寸大,还是推断的恒星质量高?说“太早出现”,距离有没有光谱确认?说“模型解释不了”,是哪个模型、哪组假设?这几个问题一问,许多看起来气势汹汹的标题,就会恢复成一项具体研究本来的样子。

目前,韦伯的早期星系观测正在推动对星系与黑洞形成的研究,不能据此断言大爆炸已被推翻。

未来也可能出现迫使我们进一步改理论的新证据,没有人能提前把门关上。

但改多少、改哪一层,应该由可重复的观测决定,不能由一张照片配上的惊叹号决定。

那张深空照片依然值得多看一会儿。

画面里的小亮点,有些把我们带到宇宙刚开始形成星系的年代。

人类第一次看清它们,就发现以前设想的成长过程可能还不够完整。

最让人想继续追下去的,其实是这个尚未结束的故事:在那么年轻的宇宙里,究竟是谁先把灯打开了?

从原子核到宇宙深处,中国基础研究捷报频传!

“十五五”开局之年 我国以更大力度、更实举措 加强基础研究 一批从源头和底层破题的成果 正转化为高质量发展新动能 原子核版图+1! 在粤港澳大湾区,刚刚建成的强流重离子加速器大科学装置运行仅一个月,科研团队就 成功鉴别出新核素铪-153,拓展了人类已知原子核的版图。

强流重离子加速器装置以“探索原子核存在极限、揭示核天体物理过程、推动核能开发和多学科应用”为三大目标,是研究原子核微观世界的国之重器。

一方面,它能把各类离子加速到极高速度,用来轰击原子核,探索原子核内部的运行规律、尝试合成全新超重元素,解开铀等重元素究竟从何而来的谜题; 另一方面,它还能模拟太空辐射、极端聚变环境,研发治疗肿瘤的重离子医疗设备、特种新材料、先进核能相关技术,为 航空航天、生物医药等领域提供关键实验平台。

宇宙探索+1! “中国天眼”科研团队近日建成 世界最大的中性氢样本库,并发布了 国际首例尚在演化阶段的脉冲星三体系统,为研究宇宙结构和恒星演化等提供了重要参考。

该原生演化三体系统具备清晰且显著的三体引力交互效应,是验证强等效原理等基础引力理论的优质天然观测平台,为人类深入剖析三星系统的复杂演化机制、探索极端环境下的天体物理规律,提供了极具科研价值的珍贵样本。

物质形态+1! 科研院所和高校组成的攻关团队日前联合 证实了一种由力构成的全新物质形态——胶球的存在。

经过15年的持续研究,北京谱仪Ⅲ实验建立了证明胶球存在的完整证据链,揭开近半个世纪的物理谜题。

△北京谱仪Ⅲ探测器 北京谱仪Ⅲ是运行在北京正负电子对撞机上的大型粒子物理探测器,其国际合作者由来自15个国家约96个研究机构的约700名科学家组成。

实验聚焦陶-粲能区的精密物理研究,在强子谱学、粲物理、陶物理和新物理寻找等领域取得了一系列世界领先成果。

磁场纪录+1! 我国成功研制全球最高磁场强度的35.6特斯拉全超导强磁场用户磁体, 这是目前全球该领域的最高纪录,为研制磁共振成像等高端医疗装备提供了核心技术支撑。

专家介绍,它的磁场强度是地球磁场强度的70万倍,是支撑极低温、强磁场等综合极端条件下开展非常规超导体、量子磁体等前沿基础研究的核心装备。

生命密码+1! 我国科学家把化学、生物学和材料科学跨界融合, 首次实现人工细胞的形态功能不对称分裂,为生物制造前沿领域开辟了新方向。

△图:结构化液滴人工细胞的不对称分裂 此次研究为探索生命起源、原始细胞形成提供了全新实验模型,该研究成果未来有望应用于 生物医药、生物制造、智能传感等前沿领域。

中国基础研究 步履不停,未来可期! 来源:央视新闻客户端