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γ射线天文学是中国的一个科技名词。

汉字是世界上最古老的文字之一[1],已有六千多年的历史。从仓颉造字的古老传说到公元前1000多年前甲骨文的发现,汉字有着深厚的历史底蕴。后来的演变经历了几千年的漫长历程,在形体上逐渐由图形变为笔画,象形[2]变为象征,复杂变为简单;在造字原则上从表形、表意到形声。

名词解释

在γ射线波段观测与研究天体和其他宇宙物质的天文学分支。

γ射线天文学是20世纪60年代后期发展起来的一门新兴学科,它研究来自银河系内外的γ射线波段电磁辐射。在电磁波谱中,γ射线波段的能量最高,覆盖的波段最宽,携带着天体的丰富的信息,成为研究宇宙天体的一个独特的波段。

起源

众所周知,放射性现象是英国物理学家卢瑟福首先发现的,他当时用α、β、γ来表示有三种性质不一的射线,其中了射线所带的能量最大。现在人们已经证明,它也是电磁波之一:宇宙中也有多种天体会有γ射线发出,1958年有人指出,至少如超新星之类的天体会有较强的丫射线辐射,而且,这种辐射本身必然还带有该天体内部的宝贵信息,从而提出“γ射线天文学”的概念。

尽管了射线天文学的起步并不比α射线天文学晚,但由于观测上及仪器上的困难,使它的发展目前很难与α射线天文学相提并论。γ射线所携带的高能量使它更加无法成像,所以有关卫星上的γ射线探测器,都是那些陌生的“火花室”、“粒子计数器”之类研究基本粒子时所用的仪器,它们只能记录下了射线的强度,因而所得资料甚少。

虽然,最早的天体γ射线资料出现并不迟,1958年人们已经得到了有关太阳的γ射线资料,可它十分粗糙,只是说明了太阳有γ射线发出而已。13年之后,美国发射了“轨道太阳观测站-7”卫星,正是靠了它的努力,人们才于1972年8月间,得到了两次有关太阳活动发出的γ射线。真正让它登堂入室的,则是1973年发生在太空中的一次偶然事件。

当时世界正处于冷战时代,两个超级大国虎视眈眈,军备竞赛有增无减。为了监视前苏联是否违约,偷搞地下核试验,美国从60年代开始,向太空发射了一系列“核爆炸检测卫星”——这12颗卫星又称“维拉”( VELA)。这些卫星重136-260千克,运行的高度在9~12万千米间。1973年,“维拉”意外地收到了一次γ射线爆发,但经测定表明,它远在太阳系之外,故与前苏联无关。虽然爆发的时间很短,但换算下来,其能量高达l032~1033瓦——是太阳总能量的几十万至几百万倍!如此惊人的能量当然不能等闲视之,于是,γ射线天文学也就应运而生。

发展

γ射线爆发总是那么惊天动地,1979年3月5日,卫星上记录到了一次历时只有0.1秒的γ射线爆发,这曾经是当时许多报刊的头号新闻。因为那时天文学家认为,由于该爆发源远在大麦哲伦星系内,所以换算下来,它所释放出来的总能量高达5×1037焦耳——与1700亿个太阳相当,或者说,在短短的0.1秒钟内,它所发出的能量竟然抵得上5000多年间太阳的总能量,岂非要让人吓一大跳。

在天文学上,人们常把“γ射线爆”记为GRB再加上爆发的时间,如“GRB 971224”就是发现于1997年12月24日的γ射线爆,那也是了不得的大爆发,同时被两颗卫星所记下:一是美国1991年发射的“γ射线天文台”(GRO),另一颗卫星是意大利与荷兰联合研制的。而据称,这次爆发更胜于前次,以致美国天文学家形容它是“宇宙中发生过的最强的爆炸,”他们说,“有那么一二秒钟,它至少有10亿个银河系那么亮!”甚至还有人说:“在它周围200千米的范围内,出现了宇宙大爆炸之后千分之一秒的早期宇宙环境。”——与此相比,1979年的那次爆发(GRB 790305),只在1/10秒钟内与一个银河系相当而已。我们真要额手相庆,多亏它位于120亿光年的宇宙边陲,如果发生在我们的银河系内,整个太阳系也就可能会从此不复存在了。

正因为了射线天文学发展比较缓慢,那些γ射线天文台或相关卫星就能大有作为,尤其值得一提的是,上述美国的“γ射线天文台”,它与“哈勃太空望远镜”(HST)、“高级X射线望远镜”( AXAF)及“红外天文卫星”(WIRF),合称为空间探测的“四大天王”。这架重17吨的γ射线天文台耗资达6.2亿美元,另外,要维持它正常运行的费用是一天8.2万美元。代价不菲,但成果是巨大的。它上面的4台主要仪器重达6吨,所有的设备既可各自为战,又能联合行动,乃是人类第一台同时具有光谱和定位能力的了射线探测器。正是它这种优越的性能,才使“GRB 971224”能迅速得到确切的结论(而“GRB 790305”当时就有很大争议)。再说,它上天后,先用了1年多的时间绘出了一幅全天γ射线天图,使人们所知的γ射线源猛增了几十倍,新发现至今还时有传来。

它的成功也使美国航天局雄心勃勃,他们准备马上着手把一台更高级的“高能瞬态实验装置-2”(HFTE -2)送上太空,在2005年则有发射“γ射线大范围太空镜”( GLAST)的计划……让人见到了它那光辉灿烂的前景。

参考文献