“太空火花”之谜

志成

发送到太空的设备向地面传回了一幅惊心动魄的图像：宇宙边缘突然出现了一道明亮而短暂的光束，发出的光芒比空中任何恒星都耀眼，整个过程只持续了几秒就消失了……

1967年7月2日，美国用于监视别国秘密核试验的两颗国防卫星观测到了此次爆炸现象，科学家们说这是来自某个未知天体的伽马射线暴，他们把它比作令人迷惑的“太空火花”。

伽马射线是电磁波谱上最强的辐射形式。以前人们只知道从放射性原子核和太阳磁暴中会散发出大量伽马射线，但这次却看到了来自宇宙边缘的伽马光束。芝加哥大学的天体物理学家兰姆说：“这是我们所知道的最奇异的天文现象。”

从那时起，科学家们就开始设法解释伽马射线的爆发。他们对这种现象的起因提出了一百多种模式，其中一些说法十分牵强，例如“彗星-反彗星”的湮灭和星球大战等。

现在，大多数科学家认为伽马射线是在一颗高速旋转的巨大恒星向内坍缩形成坍缩星的过程中放射的。坍缩星是超新星的一种，其巨大的质量和极高的旋转速度使它更快、更彻底地走向毁灭。

电脑模拟的过程显示，这种恒星内爆时产生的巨大热量会形成两股物质和能量喷流，分别向坍缩旋转平面的上方和下方喷射。

这两股相对的物质能量喷流以接近光速的速度运动，其中的能量和碎片互相撞击，加剧了某种震动效果，由此导致的能量瞬间转换产生了伽马射线。尽管超新星爆发一般可持续几周或几个月，但由一颗坍缩星能量汇聚成的一次伽马射线暴通常只能持续20秒。

20世纪90年代初，NASA的康普顿伽马射线天文台一年记录了大约400次爆发，但仪器不能确定它们在太空中的爆发位置。

寻找伽马射线暴的源头就像在球场中寻找是谁把一粒花生掷到你头上一样困难——爆发前没有任何迹象，可能的来源太多，冲击力提供的目标轨迹也很模糊。自人们发现伽马射线暴以来，在观测到的数千次爆发中，查明来源的寥寥可数。

情况出现转机是在2007年，一颗名为Bep-poSAX的意大利-荷兰人造卫星观测到一次爆发的余晖——由残留的x射线、可见光和无线电波组成，伽马射线消失后它们一般可以持续几天甚至数月。这种余晖为解释天文学上伽马射线的生成提供了有力的线索。

与短暂的爆发相比，余晖的持续时间要长得多，天文学家因而来得及计算爆发源头的距离和方向。人们对余晖的研究已经证实，伽马射线暴不仅是一种最明亮、能量最高的爆发现象，也是可观测到的最遥远的爆发现象。目前已知的最远一次爆发发生在近120亿光年以外，其射线是在银河系诞生以前释放出来的。

伽马射线暴发生在遥远距离以外，这是可以说得通的，因为早期的宇宙可以放射伽马射线的高质量旋转恒星可能比现在多。2002年4月，一个由各国天文学家组成的科研小组提供了迄今最有力的证据，他们观测到一次具体的爆发确实伴随着一颗大恒星的消亡。但是，伽马射线暴和超新星的关系仍然不够明确。

在此之前，NASA在2000年发射的一颗人造卫星——高能瞬时探测器（HETE-2）的观测结果可能会给伽马射线暴的追随者们一些启示。

HETE-2是人类发射到太空的最灵敏的伽马射线探测仪器。它可以在爆发的几秒之内计算出爆发位置，并把坐标数据发送给像珍珠项链一样环赤道而设的地面接收站，接收站立即向麻省理工学院控制中心提供消息，后者再通知全球各地的伽马射线爱好者。几分钟后，地面和太空的望远镜就能把HETE-2的观测范围扩展到其他波长范围。

截至目前，HETE-2已经捕获了17次清晰的爆发，但有些爆发不符合预测形式。例如观测到的第5次爆发过于短暂，用坍缩星理论难以解释。这些转瞬即逝的爆发，持续时间不到1秒，却比持续时间长的爆发释放出更大的冲击力。

HETE-2和其他太空设备还观测到由X射线和伽马射线构成的短暂的混合闪光。人们发现其余晖也各具特点，有些以可见光形式发送，有些则以x射线和无线电波形式发送。

一些科学家认为，未来10年里，人们将展开另外三个伽马射线项目来帮助解开谜题。同时，HETE-2收集的数据似乎引发了对这种最耀眼“太空火花”起源的新一轮讨论。甚至坍缩星理论的创建者也承认，单纯一种来源不可能解释新发现的各式各样伽马射线暴的“太空火花”之谜。endprint