费米望远镜窥见射线爆发 验证爱因斯坦时空效应

帅哥

NASA的费米伽马射线太空望远镜花费了一年的时间，收集了一千多个伽马射线源的数据，最后绘制成了这张迄今为止最完美的宇宙尽头的天空图。这无疑给爱因斯坦打了一针兴奋剂，证实了这位科学家的时空效应理论。


伽马射线天空图: 到处都有爆发出的伽马射线。图由NASA/美国能源部/费米大范围全景望远镜协作完成
据大众科学最近报道，NASA的费米伽马射线太空望远镜观测到了上千个独立的伽马射线来源。绘制出一张迄今为止最完美的宇宙尽头的天空图，短期的伽马射线爆发证实了爱因斯坦的一个理论，也就是无线电波，红外线，可见光，X射线和伽马射线在太空中均以相同的速度传播。
NASA的费米伽马射线太空望远镜花费了一年的时间，收集了一千多个伽马射线源的数据，最后绘制成了这张迄今为止最完美的宇宙尽头的天空图。这无疑给爱因斯坦打了一针兴奋剂，证实了这位科学家的时空效应理论。
伽马射线代表着宇宙中光线的最强能量形式，它通常产生于以很快的速度抛出物质的来源，如巨大的黑洞。短期的伽马射线爆发特别的一点在于它证实了爱因斯坦的一个观点，也就是无线电波，红外线，可见光，X射线和伽马射线在太空中均以相同的速度传播。
根据科学家们建立的理论，时空在比电子还小万亿倍的极小的物理尺度下呈动态的“泡沫”结构。模型预测这种泡沫时空会产生高能的伽马射线，其速度比更低能量的光子还要慢——这项预测也经过了太空望远镜观测的验证。
“物理学家们很乐意用一种能涵盖所有基本力的概念来取代爱因斯坦在相对论中表述的引力的观点，”在加利福尼亚州斯坦福大学致力于费米大范围全景望远镜（LAT）研究的皮特·迈克尔米森（Peter Michelson）说。“有很多设想，但是很难找到方法去验证它们。”
费米观测到GRB 090510事件的时间是5月10日，天文学家推断伽马射线爆发很可能来源于73亿光年外的两颗中子星的碰撞. 特别是有两粒伽马射线光子的能量级相差有上百万倍。然而，在穿越了70亿光年的距离后，这对光子到达费米探测器的时间差不过0.9秒。
“观测到的事实排除了一项新的引力理论，这项理论预测能量的强弱取决于光速的改变，”Michelson说。
费米发现的这一千个伽马射线源较以往所知的数量多了五倍，其中一些的能量之强已经打破了纪录。例如，GRB 090510伽马射线源以光速的99.99995%的速度抛出物质。之前观测到的能量最强的伽马射线来自GRB 090902B，为334亿电子伏——约为可见光能量的130亿倍。
能量第三的伽马射线源GRB 080916C，其能量足可匹敌9000 颗超新星爆炸。如果你觉得这还不能令人疯狂的话，想象一下，伽马射线爆发还能够产生被称为“鬼粒子”的中微子。（中微子：核反应和超新星爆发中产生的一种粒子，比原子更基本，质量很小或没有质量，几乎不与物质发生作用；中微子不带电荷，运动速度达到（如果其质量为零）或接近光速（如果其具有质量）。）
注：费米太空望远镜

2008年6月发射升空。这台世界上最强大的望远镜是通过高能伽马射线观察宇宙，最初这个天文台被称作“伽马射线广域空间望远镜”(Gamma-ray Large Area Space Telescope)，但是当这台望远镜建成后开始正常运行时，人们又根据意大利科学家恩里科·费米的名字给它重新命名。
由于有了美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜，不久后人们可能会对超大质量黑洞、暗物质和被称作伽马射线爆的神秘爆炸等一些宇宙中最令人费解的现象有更多了解。
本文译自/大众科学 译/卞斌 译言供网易探索独家稿件 未经许可请勿转载。
下一页：八具迄今为止最牛的太空望远镜



詹姆斯·韦伯太空望远镜
发射时间：2013年
主要功能：寻找宇宙最早形成的恒星和星系 詹姆斯·韦伯太空望远镜定于2013年发射，将利用其7倍于哈勃太空望远镜的聚光能力对太空展开探索。詹姆斯韦伯太空望远镜被看作是哈勃的“接班人”，庞大的聚光能力将可能令其观测到宇宙最早形成的恒星和星系。詹姆斯·韦伯望远镜的核心部分是18面六边形镜子，它们将统一行动，用以聚焦遥远、年轻宇宙中的物体。最新研究发现可能会提供从恒星、星系、行星形成到太阳系演变等一切事情的线索。

费米伽马射线太空望远镜
发射时间：2008年
主要功能：研究黑洞，揭开暗物质神秘面纱 黑洞被称为太空中的旋涡，将一切东西吸引在其周围。但是，当黑洞吞噬恒星时，它们还会以近乎光速的速度向外喷涌释放伽马射线的气体。为何会发生这种情况？2008年7月发射的费米伽马射线太空望远镜可能会揭开这个谜底，这部望远镜的目标是研究高能辐射物，另外还有可能揭开暗物质的神秘面纱，有助于进一步了解宇宙中最极端环境中我们闻所未闻的物质。暗物质是伽马射线爆发的来源。

斯皮策太空望远镜
发射时间：2003年
主要功能：穿透星际气体和尘埃 不知你是否有过爬到山顶，结果只看到烟雾缭绕景象的经历。密不透风的星际气体和尘埃给试图了解遥远恒星和星系的天文学家造成了类似问题。发射于2003年的斯皮策太空望远镜(右图)通过收集红外光，为天文学家们解决了这个难道。红外光是与某个热量有关的电磁辐射的无形模式，这种热量是气云所不能阻挡的。通过斯皮策太空望远镜携带的摄像机，天文学家对星系、新形成的行星系及形成恒星的区域(如左侧的W5区域)进行了前所未有的勘测。

威尔金森微波各向异性探测器
发射时间：2001年
主要功能：探测早期宇宙结构 大爆炸发生后约38万年，宇宙释放了大量辐射热，这种辐射热称为宇宙微波背景辐射。按照天文学理论，宇宙起源于大爆炸。美宇航局在1992年发射了一艘航天器，对宇宙微波背景辐射的微小变化进行探测。威尔金森微波各向异性探测器发射于2001年，多年来一直在研究宇宙微波背景辐射更为细微的变化，令科学家对大爆炸后宇宙状况有初步了解。如上图所示，美宇航局在2003年公布了一幅根据威尔金森微波各向异性探测器数据绘制的早期宇宙地图。这些数据证实宇宙已拥有137亿年历史。

XMM-牛顿X射线太空望远镜
发射时间：1999年
主要功能：不间断观测深空 1999年12月，多镜片X射线观测卫星(现称XMM-牛顿)发射升空，欧洲天文学家从此拥有了他们自己的X射线观测台。这颗卫星装备了三部X射线望远镜，因其奇异的飞行轨道而著称，这种飞行轨道可令其长时间、不间断观测深空。XMM-牛顿让欧洲天文学界获得了诸多突破，如观测到迄今在遥远宇宙看到的最大星系团。这个庞大的星系团(上图右侧)证明了一种称为暗能量的神秘力量的存在。据说，暗能量加速了宇宙的膨胀速度。科学家表示，如此巨大的星系团可能是在宇宙初期形成的

钱德拉X射线太空望远镜
发射时间：1999年
主要功能：观测黑洞和超新星 长期以来，科幻作家就喜欢给“超人”等虚构的超级大英雄赋予X射线般的视力，这种超能力可以使他们看清楚普通人看不到的东西。在钱德拉X射线太空望远镜1999年发射后，现实世界的天文学便具有了这种超能力。钱德拉望远镜用以观测黑洞和以高能光形式存在的超新星等物体。它拍摄的具有340年历史的超新星残骸“仙后座A”向天文学家揭示了这种爆发的恒星可能是宇宙射线的重要来源。宇宙射线是不断轰击地球的高能粒子。

康普顿伽马射线太空望远镜
发射时间：1991年
主要功能：寻找高能伽马射线 宇宙中一些最狂暴的事件是肉眼所看不到的。它们发生在一种称为伽马射线的光谱环境下。伽马射线是电磁光谱中能量最大的光子。康普顿伽马射线太空望远镜重达17吨，于1991年经由“亚特兰蒂斯”号航天飞机发射升空，用以观测宇宙中的高能射线。康普顿携带的先进仪器向世人揭示了高能伽马射线爆发的分布情况，使科学家绘制出诸如上图这样的精彩地图，该图显示集中于银道面(galactic plane)沿线的伽马射线爆发。2000年，在陀螺仪发生故障后，康普顿被安全地脱离了轨道。

哈勃望远镜
发射时间：1990年 哈勃望远镜于1990年发射升空。18年来这部功勋卓著的望远镜重新改变了我们对宇宙的认识，向公众奉献了大批精彩绝伦的太空靓照。然而最近哈勃望远镜遭受了硬件失灵的故障，令其无法与地面实现通讯。但美宇航局正在制定一个复苏“大天文台”的计划，令“哈勃”望远镜至少服役到2013年。
(本文来源：网易探索 )