超新星爆发是宇宙中最剧烈的能量释放方式之一。如果在我们的银河系中有一颗恒星发生超新星爆发现象,那么光它自己的亮度就可以超过银河系中数千亿颗恒星的总亮度,因为它会在一瞬间释放出相当于恒星一生核聚变释放能量的几十倍。

大部分外星生命已经被它扫死了

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物理学家通过计算发现强大的伽玛射线暴能够杀死一定范围的宇宙生命,更致命的是伽玛射线暴还有定期发生的规律,这对宇宙生命而言是个不利的消息,因为这一情况可以阻止宇宙生命进化成高级物种。最新的评估认为,伽玛射线暴可能清除了大约90%的星系空间,银河系内也受到伽玛射线暴的冲击,地球生命在未来可能也将面临类似的命运。伽玛射线暴来自恒星进入生命末年时的爆发,强大的辐射可破坏DNA,并导致行星失去大气层。

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然而超新星爆发不仅是亮度高,它还会释放出一种叫做伽马射线的东西,这是电磁波的最高能量形式,强烈的伽马射线暴所到之处无坚不摧,如果其前进的路途上有一颗行星,那么它甚至能将这颗行星完全气化掉。

科学家还发现,伽玛射线暴在过去5亿年左右袭击过地球,导致大量的生命灭绝,这个解释或许能够说明为什么我们至今仍然没有找到其他宇宙生命,科学家根据巡天观测的结果也发现伽玛射线暴可能让许多星系毫无生机。地球在过去的岁月中也受到伽玛射线暴的“洗礼”,但地球生命却顽强生存下来,这一情况也会宇宙中其他天体上出现,这意味着其他天体上的生命可能具有更顽强的生命力。

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在过去的5亿年左右,银河系内的伽玛射线暴事件让银河系大部分地区都无法生存,来自耶路撒冷希伯来大学的物理学家Tsvi
Piran称我们发现致命的伽玛射线暴在银河系内出现得非常频繁,地球周围也可能出现伽玛射线暴,但是银河系中央附近的伽玛射线暴要更强大一些,位于银河系边缘地带出现伽玛射线暴的概率会低于50%。从距离上看,距离银河系中央大约3.2万光年之外宇宙生命生存下来的概率会更大一些。

而伽玛射线暴又属于电磁波的一种,也可以说它本身就是一种光,所以它的传播速度也是光速,我们都知道宇宙中物质最快的速度就是光速了,所以当我们看到超新星爆发现象出现的时候,意味着它的伽马射线暴也到达了,所以我们基本无法预知伽马射线暴什么时候会到达我们身边,而且由于我们生活在地球的表面,也没办法防范它。

从星系的分布特点可以看出,生命适合在大型星系的边缘生存,这里的空间环境是最安全的,因此偌大的星系其实只有边缘附近适合生存,此类空间占星系的10%左右。根据空间望远镜的观测结果,宇宙中伽玛射线暴几乎每天都在发生,而且方向是随机的,如果某个拥有生命的行星不幸处于伽玛射线暴的释放路径上,那么这颗天体上的生命将遭遇灭顶之灾,科学家认为这样的事件发生概率为1千万分之一。

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研究历史

那么这是否意味着只要发生超新星爆发,我们就毫无办法只能接受它的打击了呢?也不是的,因为超新星爆发通常只发生于恒星的两极,而且范围比较狭窄,它对行星生命的杀伤范围基本上也只有50光年左右,所以只要不是位于它前进路途上的50光年的距离上,都不用担心会被伽马射线暴摧毁。

伽马射线暴是1967年美国Vela卫星在核爆炸监测过程中由克莱贝萨德尔(Klebesadel)等人无意中发现的。

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20世纪60年代,美国发射了船帆座卫星,上面安装有监测伽玛射线的仪器,用于监视苏联和中国进行核试验时产生的大量伽玛射线。

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1967年这颗卫星发现了来自宇宙空间的伽玛射线突然增强,随即又快速减弱的现象,这种现象是随机发生的,大约每天发生一到两次,强度可以超过全天伽玛射线的总和,并且来源不是在地球上,而是宇宙空间。由于保密的原因,关于伽玛射线暴的首批观测资料直到1973年才发表,并很快得到了苏联Konus卫星的证实。

其实宇宙中几乎时刻都在进行了超新星爆发现象,只是它们都距离遥远,我们很难监测到,即便如此,早期的雷达卫星还能每天监测到一两次超新星爆发释放的伽玛射线暴现象。而通过已有的天文观测发现,在我们太阳系外围50光年的距离上,并没有特别大质量的恒星,但是某些白矮星也有着发生la型超新星爆发的可能性,比如天狼星b等,不过那也至少应该是10亿年后的事了,人类目前还不必担心。

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冷战时期,美国发射了一系列的军事卫星来监测全球的核爆炸试验,在这些卫星上安装有伽马射线探测器,用于监视核爆炸所产生的大量的高能射线。侦察卫星在1967年发现了来自浩瀚宇宙空间的伽马射线在短时间内突然增强的现象,人们称之为“伽马射线暴”。由于军事保密等因素,这个发现直到1973年才公布出来。这是一种让天文学家感到困惑的现象:一些伽马射线源会突然出现几秒钟,然后消失。这种爆发释放能量的功率非常高。一次伽马射线暴的“亮度”相当于全天所有伽马射线源“亮度”的总和。随后,不断有高能天文卫星对伽马射线暴进行监视,差不多每天都能观测到一两次的伽马射线暴。

由于伽玛暴的持续时间非常短暂,而且方向不好确定,起初对伽玛暴的研究进展十分缓慢,连距离这样的基本物理量都难以测定,1980年,基于Ginga卫星的观测结果,许多人相信伽玛射线暴是发生银河系中的一种现象,成因与中子星有关,并围绕中子星建立起数百个模型。20世纪80年代中期,美籍波兰裔天文学家玻丹·帕琴斯基提出,伽玛射线暴发生在银河系外,是位于宇宙学距离上的遥远天体,然而这种观点并没有得到普遍认可。

1991年美国发射了康普顿伽玛射线天文台,这颗卫星的八个角上安装了八台同样的仪器BASTE,能够定出伽玛射线暴的方向,精度大约为几度,几年时间里,对3000余个伽玛暴的系统巡天发现,伽玛射线暴在天空中的分布是各向同性的,支持了伽玛射线暴是发生在遥远的宇宙学尺度上的观点,并且引发了帕钦斯基与另一位持相反观点的科学家拉姆的大辩论。

如果伽玛射线暴确实位于宇宙学尺度上,那么由它的亮度可以推断,伽玛暴必定具有非常巨大的能量,往往在几秒时间里释放出的能量就相当于几百个太阳一生中所释放出的能量总和,是人们已知的宇宙中最猛烈的爆发,例如1997年12月14日发生的一次伽玛暴,距地球120亿光年,在爆发后一两秒内,其亮度就与除它以外的整个宇宙一样明亮,它在50秒内释放出的能量相当于银河系200年的总辐射能量,比超新星爆发还要大几百倍。在它附近的几百千米范围内,再现了宇宙大爆炸后千分之一秒时的高温高密情形。而1999年1月23日发生的一次伽玛暴比这还要猛烈十倍。

1996年,意大利和荷兰合作发射了BeppoSAX卫星,这颗卫星能够准确地测定伽玛射线暴的方位,定位精度约为50角秒,这就为地面上的望远镜在伽玛暴未消逝之前寻找其光学对应体提供了强有力的支持。在它的帮助下,天文学家们率先发现了1997年2月28日爆发的一个伽玛暴的光学对应体,称为伽玛暴的“光学余辉”,后来又陆陆续续地发现了数个类似的余辉,不仅有可见光波段的,也有射电波段,X射线波段,并且还证认出了伽玛暴的宿主星系,对宿主星系红移的观测证实,伽玛暴远在银河系以外,是宇宙学距离上的天体,余辉的发现使人们能够在伽玛暴发生后数月甚至数年的时间里对其进行持续观测,大大推动了伽玛暴的研究。

至2015年人们已经观测到了2000多个伽马暴。

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袭击地球

广泛的理论认为,第一次物种大灭绝在四亿多年前的奥陶纪,地球曾被伽玛射线爆袭击,天空中会出现两个太阳的现象,70%的大气被破坏,致使海洋生物链基层被破坏,75%的生物从地球上消失。这就是第一次物种大灭绝,使脊椎动物成为了地球上新的霸主。

科学家发现一场神秘的短伽马射线暴产生的高能辐射可能袭击了公元八世纪的地球。如果同样的情形发生在现代,可能造成卫星毁损,甚至破坏地球臭氧层,对地球生物造成毁灭性的影响。

在2012年,科学家宣布在古树木年轮中检测到高水平的碳14同位素和铍-10含量,而这些古树木形成于公元775年,这项发现暗示了在公元774年或者公元775年发生了宇宙高能辐射袭击地球的事件。当来自宇宙空间的高能辐射与高空大气中的原子发生碰撞后,便形成了碳14和铍-10。

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通过研究,科学家们排除了距离太阳系较近的超新星爆发的可能性,这是因为人们并没有记录下天空中出现的异常现象,而且现代天文学没有观测到可能的天体残骸。

由此,科学家提出了另一种解释,认为这次宇宙高能辐射袭击地球可能源于两个天体发生的合并事件。当这种情况发生时,就会释放一些伽马射线,天体的合并伴随着短暂而强烈的伽马暴,但是在可见光波段上可能没有任何迹象。

科学家还指出,此类天体事件距离太阳不会低于3000光年,因为少于这个距离发生的强伽马暴和天体能量释放就可以导致地球生命灭绝。天文学家也在寻找这个神秘的宇宙天体碰撞残骸,可能是一个仅1200年历史的黑洞,或者3000至1.2万光年处的中子星等。

科学家表示,地球暂时不太可能再遇到一次同样的情况,但若这种情形再度发生,外太空的现代人造卫星将首当其冲受到影响,高能辐射还会造成地面通讯、气象研究中心瘫痪。而如果强伽马暴距离地球更近的话,辐射威力将足以摧毁臭氧层,这会对地球上的生命造成毁灭性的影响。

婴儿宇宙

伽马暴发生在宇宙6亿3千万岁的时候,直接证实婴儿宇宙中活跃着爆发的恒星和新诞生的黑洞。“这个新发现的伽马暴打破了所有的纪录,”Berger说。“它轻易地超越了最遥远的星系和类星体。实际上,它表明,我们可以利用这些壮观的事件来找到第一代恒星和星系。”

一旦大质量恒星的核燃料用尽,塌缩成一个黑洞或者中子星,通过恒星在生命终点排出的气体外壳喷发出气体喷流,典型的伽马射线暴就发生了。这些喷流加热气体,产生在其它波段观测到的短暂余辉。“爆发的余辉提供我们关于爆发恒星和其环境的很多信息,”Leicester大学的Nial
Tanvir说。“但是因为余辉消逝得如此快,我们必须快速瞄准并定位它们。”

Tanvir和同事们在三个小时的爆发时间内,用夏威夷莫纳克亚的英国红外望远镜探测了一个红外源。同时,宾州大学的Berger和Derek
Fox用莫纳克亚的双子北望远镜得到了余辉的红外影像。

天文学家注意到,该源在最长波段的影像中存在,但是在最短的微米波长的影像中不存在。这一“缺失”对应的精确距离为130.35亿光年,或者红移为8.2,使得它成为人类迄今看到的最遥远的天体。前纪录保持者是去年九月才发现的,它的红移为6.7,或者1亿9千万光年,GRB
090423显然成为新的领跑者。

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最新发现

2016年

大规模灭绝总是与“厄运”和“阴暗”相联系,它总能牵动我们的思绪,拓展我们的想象空间。毕竟,“恐龙的灭绝或许由小行星撞击引起”这样的猜测,听起来是那么地具有传奇色彩。

但并非所有大规模灭绝都如此富有戏剧性,也不是所有罪魁祸首都如此容易识别。发生在4.5亿年前的奥陶纪大灭绝是地球五大历史事件之一,导致海洋物种数量急剧下降。证据表明,这一巨变发生在冰河时代,而伽马射线爆发是最有可能触发此次大规模灭绝事件的原因之一。

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