天文學家認為，美國馬射當一顆大質量恒星的宇航核心坍塌，形成黑洞時，顧伽就會產生一個長GRB(伽馬射線爆發)。線爆學年在這位藝術家的發科概念中，由落向黑洞的美國馬射物質驅動的粒子射流從一顆注定要毀滅的恒星中以接近光速向外運動。要探測到GRB，宇航其中一個噴流必須指向地球。顧伽鳴謝:美國宇航局戈達德太空飛行中心概念圖像實驗室
（神秘的線爆學年地球uux.cn）據美國宇航局：50年前，1973年6月1日，發科世界各地的美國馬射天文學家被介紹給一個強大而令人困惑的新現象，稱為伽瑪射線爆發。宇航今天，顧伽軌道衛星上的線爆學年傳感器，如美國宇航局的發科Swift和Fermi任務，平均每天在天空的某個地方探測到一次GRB。天文學家認為爆發源于遙遠星系中恒星的災難性事件，這些事件被認為會產生新的黑洞。
“我仍然記得發現伽馬射線爆發時的興奮，”阿拉巴馬大學亨茨維爾分校的研究科學家Charles Meegan說，他幫助開發了美國宇航局康普頓和費米衛星上的GRB探測器。“當時我是一名研究生，沒有意識到對這些奇怪事件的研究將成為我未來50年的職業。”
這張哈勃近紅外合成照片展示了一個富含明亮恒星的區域，這些恒星呈現出多彩的衍射尖峰。爆發兩個月后，船GRB的余暉(圓圈)閃耀著恒星般的光芒。靠近該點的一條灰色帶是它的主星系。哈勃太空望遠鏡的寬視場相機3展示了GRB船和它的主星系的紅外余輝(圓圈),從余輝的左上方延伸出一條細長的光線，幾乎可以從側面看到。這次爆發發生在大約20億光年之外。鳴謝:NASA、ESA、CSA、STScI、A. Levan (Radboud大學)；圖像處理:Gladys Kober
遙遠的突發事件
有了伽瑪暴，幾乎一切都是極端的。它們發生在離我們銀河系如此之遠的地方，以至于最近的爆發也在1億多光年之外。每次爆發都會產生伽馬射線的初始脈沖，這是光的最高能量形式，通常持續幾毫秒到幾分鐘。這種發射來自一股粒子射流，它以接近光速的速度向我們的方向發射，我們越靠近直直地向下看桶，它就顯得越亮。緊隨這一瞬間發射的是伽馬射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線和無線電波的余輝，天文學家可以追蹤幾個小時到幾個月。
即使半個世紀過去了，伽馬射線暴還是帶來了驚喜。最近的一次爆發如此明亮，以至于暫時蒙蔽了太空中的大多數伽馬射線探測器。昵稱為船(有史以來最亮的)，7分鐘的爆炸可能是過去10，000年來最亮的GRB。它還表明，科學家們對這些事件最有希望的模型還遠未完成。
核武器觀察家
GRB的故事始于1963年10月，當時由美國、英國和蘇聯簽署的禁止在大氣層、水下或太空進行核武器試驗的條約生效。為了確保合規，美國空軍一直在管理一項非機密的研究和開發工作，以從太空探測核試驗。條約生效一周后，這其中的前兩顆衛星，名為Vela(來自西班牙語“觀看”)，開始工作。
在布滿星星的背景下，一個由許多三角形邊(右)組成的矮胖的宇宙飛船圍繞地球運行，在這位藝術家的概念中，左下角是一個藍色、白色和棕色的球體。太陽在左上方顯示為一個白黃色的小圓圈。藝術家繪制的環繞地球軌道上的船帆座5B。鳴謝:洛斯阿拉莫斯國家實驗室
成對發射的Vela衛星攜帶了探測器，用于感應核爆炸產生的X射線和伽馬射線的初始閃光。有時它們觸發了明顯不是核試驗的事件，科學家們收集并研究了這些觀察結果。利用四顆Vela 5和6衛星上的改進儀器，新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室的Ray Klebesadel與他的同事Ian Strong和Roy Olsen一起確定了16個確認的伽馬射線事件的方向，足以排除地球和太陽的來源。他們在1973年6月1日的《天體物理學雜志》上發表了一篇論文，宣布了這一發現。
馬里蘭州格林貝爾特美國宇航局戈達德航天飛行中心的湯姆·克萊恩和烏彭德拉·德賽利用IMP 6衛星上的探測器研究太陽耀斑，很快證實了船帆座的發現。
1991年4月7日，美國國家航空航天局的康普頓伽馬射線天文臺在STS-37任務中部署后，漂移離開亞特蘭蒂斯號航天飛機。康普頓成功的職業生涯在2000年6月天文臺重返地球大氣層時結束。鳴謝:NASA/肯·卡梅隆
突破:BATSE & BeppoSAX
雖然理論家們提出了100個模型來解釋伽馬射線暴——大多數涉及我們銀河系中的中子星——但觀測進展緩慢，盡管不同航天器的探測數量越來越多。伽馬射線不能像可見光或X射線那樣聚焦，這使得精確定位非常困難。沒有它們，就不可能在太空或地面上用更大的望遠鏡搜索其他波長的GRB。
1991年，美國宇航局發射了康普頓伽馬射線天文臺，其中包括一個名為BATSE(爆發和瞬態科學實驗)的儀器，專門用于探索伽馬射線暴。BATSE由美國宇航局位于阿拉巴馬州亨茨維爾的馬歇爾航天飛行中心開發，由包括米根在內的一個團隊開發，其靈敏度比以前的GRB探測器高10倍。在康普頓九年的任務中，BATSE探測到了2704次爆發，這給了天文學家一套用同一臺儀器進行的豐富的觀察。
在第一年，BATSE數據顯示，爆發分布在整個天空，而不是以反映我們銀河系結構的模式分布。“這表明它們來自遙遠的星系，這意味著它們比大多數科學家想象的更有活力，”米根說。
大約在同一時間，BATSE團隊的另一名成員Chryssa Kouveliotou領導了一項對爆發進行分類的工作。研究小組發現，爆發持續時間分為兩大類——一類持續時間不到兩秒，另一類持續時間超過兩秒——短爆發比長爆發產生的伽馬射線能量更高。
喬治·華盛頓大學物理系現任系主任Kouveliotou說:“所以時間和光譜特性決定了兩種不同的伽馬射線暴:短伽馬射線和長伽馬射線。”。"不久之后，理論家們將長伽瑪射線暴與大質量恒星的坍縮聯系起來，將短伽瑪射線暴與雙星中子星的合并聯系起來."
隨著來自意大利-荷蘭衛星BeppoSAX的分水嶺觀測的出現，理解又向前邁進了一步。雖然不是專門為GRB任務設計的，但它的儀器組合——包括一個伽馬射線監視器和兩個廣角X射線相機——證明是該領域的福音。
當一個X射線相機的視野中發生爆炸時，航天器可以在幾個小時內很好地定位它，從而可以使用其他儀器。每當BeppoSAX轉向GRB的位置時，它的儀器就會發現一個快速衰減的、以前未知的高能量源——X射線余輝理論學家已經預測到了。這些位置使得大型地面觀測站能夠發現可見光和無線電波中的長GRB余輝，也允許進行第一次距離測量，證實了伽馬射線暴確實是遙遠的事件。
速度的需求
2000年，美國宇航局發射了HETE 2號，這是一顆旨在探測和定位伽馬射線暴的小型衛星。這是第一次在船上計算精確的位置，并在幾十秒內迅速將它們傳送到地面，以便其他天文臺可以研究早期的余輝階段。它在2003年3月29日發現的爆發也展現了明確的超新星特征，證實了這兩種現象之間的可疑關系。
在黑暗的太空中，一個四四方方的金屬宇宙飛船占據了畫面。太陽能電池板的兩個“翅膀”從它的兩側伸出來。下面是明亮、多云的地球邊緣。工作中的NASA雨燕衛星的藝術家概念。鳴謝:美國宇航局戈達德太空飛行中心/克里斯·史密斯
BeppoSAX花了幾個小時的事，NASA的Neil Gehrels Swift天文臺在2004年發射，可以在一分鐘內完成。“我們將它命名為雨燕是有原因的，”戈達德太空中心的布拉德利·岑科說，他是該任務的現任首席研究員。"它的快速自動反應使我們能夠探測到耀斑和X射線余輝中以前沒有發現的其他特征."
對這些任務探測到的伽馬射線暴的追蹤證實了長爆發與星系的恒星形成區域有關，并且經常伴隨著超新星。2005年5月，Swift能夠精確定位短暫GRB的第一次余輝，表明這些爆炸發生在幾乎沒有恒星形成的區域。這支持了中子星合并時的短脈沖模型，中子星可以遠離它們的出生地，經過數百萬年才碰撞在一起。
2008年，美國國家航空航天局的費米伽馬射線太空望遠鏡加入了搜尋伽馬射線暴的行列，迄今為止已經觀測了大約3500顆。它的GBM(伽馬射線爆發監視器)和大面積望遠鏡可以檢測和跟蹤從X射線到太空中檢測到的最高能量伽馬射線的爆發——能量跨度為1億倍。這使得余輝伽馬射線的發現成為可能，其能量是可見光的幾十億倍。
下一次革命
2017年，費米和歐洲積分衛星將一個短GRB與引力波源聯系起來，引力波是軌道中子星向內螺旋并合并時產生的時空波紋。這是重要的第一次，連接了兩個不同的宇宙“信使”，重力和光。雖然此后天文學家沒有看到另一個“重力和光”爆發，但他們希望在引力波天文臺當前和未來的觀測運行中會出現更多。
在這位藝術家的概念中，蒼白的同心弧說明了軌道運行的中子星合并時產生的引力波。該事件還形成了發射伽馬射線的接近光速的粒子噴流。2017年，首次檢測到兩種信號來自同一個來源。鳴謝:美國宇航局戈達德太空飛行中心/CI實驗室
“我們正在建造靈敏度更高的新衛星，以更深入地研究這一現象，因此GRB科學的未來是光明的，”Marshall的Dan Kocevski說，他是費米GBM小組的成員，也是StarBurst的首席研究員，StarBurst是一顆小型衛星，旨在探索中子星合并產生的伽馬射線暴。其他任務包括Glowbug，這是3月份發射到國際空間站的實驗包的一部分，由華盛頓美國海軍研究實驗室的J. Eric Grove領導；由戈達德太空中心的杰里米·珀金斯領導的BurstCube，計劃于2024年初發射；月球光束，將在地球和月球之間運行，由馬歇爾的Chiumun Michelle Hui領導；和LEAP，旨在從空間站研究GRB噴氣機，由杜倫新罕布什爾大學的馬克·麥康奈爾領導。
隨著重力和伽馬射線設施都提高了它們的探測范圍，GRB故事的新篇章將會開啟。
“徹底改變我們對伽馬射線暴的理解的東西，”拉伯克的德克薩斯理工大學副教授亞歷山德拉·科爾西說，“將是追蹤它們到大約100億年前宇宙最強烈形成恒星時的能力。宇宙的這一部分將由下一代引力波探測器探測——比我們目前的探測器靈敏10倍——以及未來的伽馬射線任務，這些任務可以確保斯威夫特和費米已經實現的奇妙科學的連續性。”
弗朗西斯·雷迪馬里蘭州格林貝爾特美國宇航局戈達德太空飛行中心。
媒體聯系人:克萊爾·安德萊奧利馬里蘭州格林貝爾特美國宇航局戈達德太空飛行中心。
作者:探索
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