科普 | γ射線天文學

γ射 線

γ射線能揭示宇宙中運動最劇烈的部分,包括脈衝星,類星體和黑洞。他們的輻射擁有最短的波長和最高的能量。

所有恆星和氣體雲的溫度都不足以產生這種波長和輻射。

γ射線是由太空中的放射性原子、以光速相撞的粒子或正反物質相互作用而產生的。運行在地球軌道上的γ射線望遠鏡能幫助天文學家發現和識別這種高能輻射的宇宙源。

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γ射線譜

即使是與X射線相鄰的波長最長的γ射線,其波長也比原子小。γ射線的波長沒有下限:人們曾測到最短的波長只是普通光的一千萬億分之一。波長如此短的γ射線並不多見,因為宇宙中能釋放這種能量等級的物質極其罕見。

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用閃爍晶體測量γ射線能譜

切倫科夫探測器

太空的γ射線不會到達地球,但地面儀器仍可檢測到他們。切倫科夫探測器能夠像普通望遠鏡一樣收集廣播,但它尋找的是地球大氣中的閃光。這種閃光是由γ射線與大氣原子相撞而產生,每次持續的時間只有十億分之幾秒。

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切倫科夫探測器

國際γ射線天體物理實驗室

該衛星2002年升空,可同時觀察天體發射的γ射線、X射線、可見光。它主要攜帶了4種儀器:兩臺γ射線儀能拍攝輻射源的圖像並進行分析;X射線監視器和一臺光學相機可以幫助檢測γ射線源。國際γ射線天體物理實驗室在一個橢圓軌道上繞地球運行,避開了行星輻射帶對其測量的干擾。

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國際γ射線天體物理實驗室

費米γ射線空間望遠鏡

費米γ射線空間望遠鏡於2008年發射升空,接替已從1991年運行到2000年的康普頓γ射線天文臺。費米γ射線空間望遠鏡帶有一臺被稱作大視場望遠鏡的探測儀器,可同時觀測20%的天空。它還攜帶了14個γ射線暴探測器,無時無刻不在巡視全天。

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費米γ射線空間望遠鏡

γ射線下的太空

在γ射線的波長內,太空看起來非常獨特。平時的恆星和星座已看不見蹤跡,整個視野都是大團的發光氣體雲。其中有閃爍的亮點,一些是閃爍很有規律的脈衝星,其他的是γ射線暴,輝煌的閃耀只持續幾秒鐘,亮度卻超過了γ射線天空中的一切。

編碼掩模

γ射線不能聚焦,但編碼掩模為創建高分辨率的γ射線圖像提供了一種方法。掩模是由一種γ射線吸收材料特別合成的網絡,放置在火花室上方。當暴露於γ射線源時,掩模回投射下一塊陰影,這部分不會監測到γ射線。這塊陰影可準確顯示γ射線源位置。

γ射線大事記

20世紀60年代,人們利用火箭和美國航天局的軌道太陽觀測臺首次開展了γ射線天文學實驗。

1969年,γ射線暴被美國維拉號軍用衛星首次發現,設計該衛星的目的是監視地球上的核試驗。

1972年,小天文衛星SAS-2探測到了蟹雲脈衝星和帆船脈衝星的γ射線。

1977年,第三個最強的γ射線源——傑敏卡被發現。它

雖然是距離我們最近的中子星,但在其他波長下幾乎檢測不到。

1978年,COS-B天文衛星首次發現類星體(3C 273)發射的γ射線。

1979年,一次氣球實驗發現了銀河系中心附近的物質和反物質相互湮滅時產生的γ射線。

1998年,使用康普頓γ射線天文臺所蒐集的數據,天文學家將γ射線暴認證為遙遠星系中的爆炸。

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編輯:劉廣益

審核:呂亞亞


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