研究表明，伽马射线爆发可能比我们想象的要罕见得多

有史以来第一次对黑洞喷流形成的3D模拟揭示了为什么神秘的伽马射线爆发会出现闪烁，并表明这些神秘的现象可能比天文学家想象的要罕见得多。

伽马射线爆发是宇宙中已知的最明亮和最强大的闪光。

1967年首次被探测到，这些眩目的光爆炸产生于大质量恒星坍缩成黑洞时，发射出物质射流，以接近光速喷向太空。

目前，卫星每天都会在宇宙的某个地方发现大约一次伽马射线爆发。

然而，天文学家认为，在我们不知道的情况下，每天可能有多达500个光子在宇宙中闪过。

新的研究表明，实际数字可能要低10倍。

由西北大学的一组天文学家进行的这项研究，首次以详细的3D模拟了由塌缩恒星驱动的黑洞喷流的诞生。

模拟显示，随着一颗大质量恒星的坍缩，一个黑洞开始在其中心形成，周围是一个由向内坠入的物质构成的圆盘。

在某些情况下，这种物质可以在黑洞附近被加速成射流，从而逃脱黑洞的引力。

所有这些都发生在新生的黑洞仍然被垂死恒星的外壳包围的时候。

“以前的研究试图了解[喷流]是如何工作的，但这些研究受到计算能力的限制，必须包括许多假设，”西北大学的天体物理学家、新研究的主要作者Ore Gottlieb在一份声明中说。

“我们能够从一开始就模拟喷流的整个演化过程——从它由黑洞诞生开始——而无需对喷流的结构做任何假设。

我们跟随喷流从黑洞一直到发射地点，发现了在以前的研究中被忽略的过程。

研究人员说：“要触发伽马射线爆发，喷流必须有足够的能量冲破塌缩恒星的外壳，逃逸到周围的空间。

戈特利布说:“当喷流达到恒星大小的30倍，或者黑洞大小的100万倍时，就会产生伽马射线爆发。

”“换句话说，如果黑洞有沙滩球那么大，喷流需要扩展到整个法国，才能产生伽马射线爆发。

该模拟首次揭示了当塌缩恒星的物质落到黑洞周围的吸积盘上时，它会导致这个盘像旋转的陀螺一样倾斜和摆动。

这种倾斜会影响喷流的轨迹，与之前的假设相反，喷流并不遵循恒定的直线。

喷流的这种摆动解释了伽马射线爆发的最大谜团之一——它们闪烁的性质。

“伽马射线爆发的发射总是不规则的，”戈特利布说。

“我们看到发射峰值，然后是持续几秒钟或更长时间的静止时间。

伽马射线爆发的整个持续时间约为一分钟，因此这些静止时间是总持续时间中不可忽略的一部分。

以前的模型无法解释这些静止时间是从哪里来的。

这种摆动很自然地解释了这种现象。

就像灯塔发出的光束一样，伽马射线爆发只有当产生它的喷流指向地球时，天文学家才能看到。

然而，喷流的摆动也意味着可以观测到比科学家先前估计的更多的伽马射线爆发。

“观察到的和真实的速率是不同的，因为我们只能看到指向我们的伽马射线爆发，”戈特利布说。

“这意味着我们需要假设一些关于这些喷流在天空中覆盖的角度，以便推断伽马射线爆发的真实速率。

也就是说，我们错过了伽马射线爆发的多少部分。

这个新模型表明，抖动将伽马射线爆发的可观测性提高了10倍，这意味着在任何给定的一天，可能只有50次而不是500次在宇宙中闪烁。

这对我们地球上的人来说可能是个好消息，因为伽马射线爆发离我们的星球太近，会吹走地球大气层的很大一部分，特别是保护我们免受有害紫外线辐射的臭氧层。

这项研究发表在周三(6月29日)。