來(lái)看宇宙中的“煙花秀”

趙君鵬

看似寧?kù)o的太空，其實(shí)在不斷上演著各種盛大的“煙花秀”。

以恒星為例，恒星表面的局部區(qū)域有時(shí)會(huì)突然釋放出強(qiáng)烈的高能電磁輻射和粒子輻射。這種現(xiàn)象被稱為“恒星耀斑”，它是恒星大氣中劇烈的爆炸之一。

太陽(yáng)是個(gè)高密度的氣體球，自帶磁場(chǎng)，由于太陽(yáng)外層氣體對(duì)流和太陽(yáng)自轉(zhuǎn)，磁力線被不斷地拉伸和糾纏，太陽(yáng)大氣中會(huì)周期性地發(fā)生劇烈爆炸，在幾分鐘到幾十分鐘的時(shí)間里釋放出相當(dāng)于上百億顆巨型氫彈同時(shí)爆炸所產(chǎn)生的能量，這就是太陽(yáng)耀斑。太陽(yáng)爆發(fā)耀斑時(shí)，有時(shí)會(huì)拋射出一些物質(zhì)，形成日冕。日冕會(huì)拋射出巨大的、攜帶磁力線的泡沫狀氣體，這些氣體會(huì)到達(dá)地球，與地球磁場(chǎng)相互作用，還有可能影響人造衛(wèi)星和地面電力設(shè)施。

產(chǎn)生耀斑時(shí)，太陽(yáng)固然明亮，但宇宙中還有更亮的星。

明朝萬(wàn)歷三十二年九月的一天，夜空中突然新出現(xiàn)了一顆星。它異常明亮，光芒甚至遮蓋住了木星的光輝，光耀夜空長(zhǎng)達(dá)數(shù)月。這顆異常明亮的星不僅引起了中國(guó)人的注意，被寫進(jìn)《明史·天文志》，還引起了其他國(guó)家人的注意。德國(guó)天文學(xué)家約翰尼斯·開(kāi)普勒持續(xù)觀察這顆星，并出版專著介紹其研究結(jié)果。后來(lái)，人們稱這顆星為“開(kāi)普勒超新星”。

大多數(shù)恒星的亮度幾乎是恒定的。以太陽(yáng)為例，太陽(yáng)的活動(dòng)周期大約是11年，期間太陽(yáng)的亮度只有千分之一的變化。而有些恒星的亮度變化明顯，它們被稱為“變星”。超新星是爆發(fā)規(guī)模最大的變星，它爆發(fā)時(shí)釋放的能量相當(dāng)于太陽(yáng)一生所輻射的能量總和，能照亮其所在的整個(gè)星系，并且持續(xù)數(shù)周到數(shù)月。

雖然大約每50年銀河系就會(huì)出現(xiàn)一次超新星爆發(fā)，但它們大多發(fā)生于銀河系的中心區(qū)域。由于距離遙遠(yuǎn)，再加上星際間的物質(zhì)遮擋等因素，超新星爆發(fā)很難被人類觀察到。開(kāi)普勒超新星距離地球約1.3萬(wàn)光年，是400多年以來(lái)最后一顆人類僅靠肉眼就能觀察到的超新星。

超新星的能量驚人，但宇宙中還有更大的能量。

伽馬射線暴是宇宙大爆炸之后最劇烈的天體爆炸現(xiàn)象，爆炸時(shí)間短至千分之一秒，長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)不等。1997年被觀測(cè)到的一次伽馬射線暴距離地球120億光年，它爆發(fā)后的一兩秒內(nèi)，亮度等同于除它以外的整個(gè)宇宙亮度總和，其在50秒內(nèi)釋放的能量相當(dāng)于銀河系200年的總輻射量。

2022年10月，科學(xué)家記錄到有史以來(lái)最亮的伽馬射線暴。它來(lái)自距離地球24億光年的宇宙深處，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)幾千秒。這次伽馬射線暴的發(fā)源地恰好位于中國(guó)高海拔宇宙線觀測(cè)站“拉索”的最佳觀測(cè)范圍內(nèi)，“拉索”完整記錄了大質(zhì)量恒星死亡瞬間伽馬射線爆發(fā)的全過(guò)程，這在天文史上尚屬首次。

伽馬射線暴能量如此強(qiáng)大，它是怎樣產(chǎn)生的呢？天文學(xué)家推測(cè)：短時(shí)間的伽馬射線暴是兩個(gè)鄰近的致密星體，如黑洞或中子星合并而產(chǎn)生，而長(zhǎng)時(shí)間的伽馬射線暴是巨大恒星在燃料耗盡時(shí)坍塌收縮爆炸所致。

“東風(fēng)夜放花千樹(shù)。更吹落、星如雨?！睙熁m美，終是一瞬。太空中的“煙花”也是如此，它的壯觀絢麗，讓人再次感嘆宇宙的浩渺無(wú)垠。