雷電也能產(chǎn)生伽馬射線！你知道嗎？
地球上平均每天發(fā)生大約數(shù)千次伽馬射線暴，這是自然界能夠產(chǎn)生的最高能量光線。科學家通過整合美國宇航局“費米伽馬射線望遠鏡”（Fermi Gamma-ray Space Telescope）、地基雷達以及閃電探測器收集到的數(shù)據(jù)，有了對雷暴產(chǎn)生伽馬射線的細致分析。
負責這項研究的阿拉巴馬漢茨維爾大學的科學家Themis Chronis說：“令人驚奇的是，我們發(fā)現(xiàn)似乎任何類型的雷暴都可以產(chǎn)生伽馬射線，包括那些非常微弱、不起眼的雷暴。”
這種類型的爆發(fā)被稱為“陸地伽馬射線閃光”(TGFs)，是1992年通過美國宇航局的“康普頓伽馬射線天文臺”發(fā)現(xiàn)的，該探測器一直服役至2000年。“陸地伽馬射線閃光”轉(zhuǎn)瞬即逝、不可預測，持續(xù)時間少于千分之一秒，迄今人們對它的理解仍相當匱乏。
2012年下半年，科學家使用一種新的方法，有效升級了費米探測器上的伽馬射線暴監(jiān)視器的靈敏度，使得對“陸地伽馬射線閃光”的靈敏度提高了10倍，這樣就能夠記錄到此前錯過的很多微弱事件。
空間等離子和高層大氣研究中心的助理主管Michael Briggs說：“隨著我們發(fā)現(xiàn)的事件越來越多，結(jié)果表明‘陸地伽馬射線閃光’還伴隨有非常強的射電波段脈沖輻射。”
陸基閃電網(wǎng)絡(luò)可以利用射電波資料確定雷暴發(fā)生的位置，如果在同一位置能夠發(fā)現(xiàn)相似的“陸地伽馬射線閃光”的信號，那么就能夠判定是哪一個雷暴產(chǎn)生的“伽馬射線閃光”，這就打開了一扇通往深刻理解氣象學中這種極端事件的窗戶。
宇宙中的伽馬射線暴
伽瑪射線暴（Gamma Ray Burst, 縮寫GRB），又稱伽瑪暴，是來自天空中某一方向的伽瑪射線強度在短時間內(nèi)突然增強，隨后又迅速減弱的現(xiàn)象，持續(xù)時間在0.1-1000秒，輻射主要集中在0.1-100 MeV的能段。伽瑪暴發(fā)現(xiàn)于1967年，數(shù)十年來，人們對其本質(zhì)了解得還不很清楚，但基本可以確定是發(fā)生在宇宙學尺度上的恒星級天體中的爆發(fā)過程。伽瑪暴是目前天文學中最活躍的研究領(lǐng)域之一，曾在1997年和1999年兩度被美國《科學》雜志評為年度十大科技進展之列。
伽馬射線暴是宇宙中發(fā)生的最劇烈的爆炸，理論上是巨大恒星在燃料耗盡時塌縮爆炸或者兩顆鄰近的致密星體（黑洞或中子星）合并而產(chǎn)生的。伽馬射線暴短至千分之一秒，長則數(shù)小時，會在短時間內(nèi)釋放出巨大能量。如果與太陽相比，它在幾分鐘內(nèi)釋放的能量相當于萬億年太陽光的總和，其發(fā)射的單個光子能量通常是典型太陽光的幾十萬倍。
伽瑪暴有兩類，短暴（小于2秒）與長暴（大于2秒）
長暴被普遍認為是“超新星的類似物”，標志著50至100倍于太陽的恒星的毀滅性爆發(fā)。當這樣一顆龐大的恒星爆炸時，它會留下一個黑洞，并將這一信息以伽瑪射線的形式掃過宇宙。內(nèi)在的物理機制首先由加州大學的物理學家Stan Woosley博士提出并發(fā)展成形，而他的“坍縮星”模型被認為是解釋長暴的主流理論。
短暴更為讓人迷惑。它們的起落時間非常短，不會是超新星，而爆發(fā)的能量并不足以構(gòu)成恒星的爆發(fā)。許多研究者認為，它們是由超致密的中子星（可能也是中子星與黑洞）碰撞產(chǎn)生的。兩種情況都會產(chǎn)生另一個黑洞。然而陪審團仍舊缺席，而研討會上的辯論必然是活躍的。
伽瑪射線暴的持續(xù)時間一般在0.1秒到1000秒左右，以2秒為界，大致可以分為長暴和短暴兩類，典型的持續(xù)時間分別為30秒和0.3秒。時變的輪廓比較復雜，往往具有多峰的結(jié)構(gòu)。伽瑪射線暴在天空中的分布是各向同性的，但遠距離的伽瑪射線暴明顯少于近距離的，顯示出非均勻各向同性，可以被膨脹宇宙學模型所支持，表明伽瑪射線暴是發(fā)生在宇宙學距離上的。
伽瑪射線暴爆發(fā)過后會在其它波段觀測到輻射，稱為伽瑪射線暴的余輝。根據(jù)波段不同可分為X射線余輝、光學余輝、射電余輝等。余輝通常是隨時間而指數(shù)式衰減的，X射線余輝能夠持續(xù)幾個星期，光學余輝和射電余輝能夠持續(xù)幾個月到一年。
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