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科学普及

看到宇宙最遥远的闪光

稿件来源: 发布时间:2013-06-03

  2009423日,天文学家通过美国宇航局的雨燕号(SWIFT)卫星上的设备,记录到一次来自遥远太空持续时间仅1秒多钟的短暂闪光。现在已经证实,这是一次γ射线暴,并且被命名为 GRB 090423。两个研究团队——一个由英国莱斯特(Leicester)大学的N.R.Tanvir领导(来自32个单位的63位科学家),另一个由意大利天体物理研究所的R.Salvaterra领导(来自25个单位的45位科学家)——从一开始就利用强大的地面天文设施,跟踪观测GRB 090423后续的渐渐隐退的光发射。最近,这两个团队在Nature周刊上分别撰文,报告了他们的研究发现:GRB 090423的红移大约是Z = 8.2,这是从宇宙中探测到的具有最高红移的天文学目标,或者说是我们曾经看到过的最远的闪光。 

  尽管γ爆发过程短暂,但快速隐退的后续发光却非常亮,以至于在数十亿光年的宇宙距离上,也能被现代的光学仪器(主要是红外波段,也包括X射线和射电波段)探测到。Z = 8.2 的红移,意味着这次爆发发生在宇宙相当年轻的时候——宇宙现在年龄(137亿岁)的 ~ 4% , 或大爆炸之后的6.3亿年。Salvaterra团队的观察表明,GRB 090423的光变特性类似于低红移或中红移的γ射线暴。这一结果意味着,引发GRB 090423的机制和起源,与离我们较近的γ射线暴源相比,没有明显的差别。Tanvir团队的报告指出,现代的观测技术有可能对那些最明亮的γ射线暴,实现红移Z > 20的探测。此前测得的最大红移是Z = 6.96 ,相应的光源是一个发射Lyman-α 光的星系。这次GRB 090423的研究定位了发生γ射线暴的母星系,并且确认了,在宇宙生命只有6亿岁的早期,就有巨大恒星的不断产生与消亡。 

  星系或类星体的总质量,要比γ射线暴的起源恒星大得多。为什么γ射线暴能够夺得红移最高记录呢?答案有三:γ射线暴源的发光强度比另外两类要高出几个量级。在宇宙的早期,星系或类星体的质量,与今天的情况比,相对较小;γ射线暴的后续发光(紫外),在旅行一百多亿年到达地球时,已经红移至有利于光谱辨认的近红外波段。在宇宙的早期(6亿岁之前)星系或类星体的数量,相对较少;而有可能导致γ射线暴的巨大恒星却在那个时期频频产生和消亡(坍缩为黑洞或中子星;双星合并)。总之,Z = 8.2 γ射线暴的发现,不仅创造了观察记录,而且为研究宇宙的早期(大爆炸后4亿年第一批恒星形成,星际间中性介质重新电离的过程,以及宇宙黎明前的黑暗边际)打开了新视窗。  

    

  (戴闻 编译自 Nature 4612009):1221 1254 1258 

    

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