伽玛射线暴(GRBs)是宇宙中最明亮、最具能量的光暴。据美国国家航空航天局(NASA)称，由一次巨大的宇宙爆炸释放出来的伽马射线暴，其亮度大约是太阳的100万亿倍。而且，在大多数情况下，科学家无法解释它们为什么会发生。
部分问题在于，所有已知的伽玛射线暴都来自非常、非常遥远的地方——通常距离地球数十亿光年。有时，伽玛射线暴的母星系非常遥远，以至于它发出的光似乎根本就不存在，只是在漆黑空旷的天空中短暂地闪烁一下，几秒钟后就消失了。这些被一些天文学家称为“空无一物”的伽马射线暴，在60多年的时间里一直是一个宇宙之谜。但现在，9月15日发表在《自然》(Nature)杂志上的一项新研究为这种强大爆发的起源提供了令人信服的数学解释。
研究人员模拟了伽马射线和其他强大能量源（如宇宙射线）之间的相互作用，根据他们的说法，所有这些星云般的爆发都可能是遥远星系圆盘中大规模恒星爆炸的结果。
“我们模拟了宇宙中所有星系的伽马射线发射……发现是形成恒星的星系产生了大部分的伽马射线辐射，”该研究的主要作者马特·罗斯（Matt Roth）在一份声明中说，他是堪培拉澳大利亚国立大学的天体物理学家。
长期以来天文学家倾向于对空天伽玛射线之谜的两种主要解释。在一种解释中，当气体落入位于宇宙中所有星系中心的超大质量黑洞时，就会产生射线。在这种情况下，当气体粒子被吸入黑洞时，一小部分物质逃逸，并以产生接近光速的强大喷流。人们认为这些强大的喷流可能是伽马暴的原因。
另一种解释指向被称为超新星的恒星爆炸。当大型恒星耗尽燃料并在这些猛烈的超新星中爆发时，它们可以将附近的粒子以接近光速的速度喷射出去。这些被称为宇宙射线的高能粒子可能会与散布在恒星之间的气体腹地的其他粒子发生碰撞，产生伽马射线。
在他们的新研究中，研究人员通过模拟各种类型的恒星形成星系中宇宙射线和星际气体之间的相互作用，专注于第二种解释。他们发现，伽马射线发射速率受到几个关键因素的影响，包括星系的大小、恒星形成速率(影响超新星的速率)和每颗超新星产生的宇宙射线的初始能量。
团队有一个模型可以预测每种大小星系中伽马射线暴速率，得到的数据用来与美国宇航局费米伽马射线太空望远镜编制的伽马射线辐射真实调查结果进行了比较。研究人员发现，他们的计算与观测结果相符，恒星形成星系中的超新星可以解释大部分伽马暴。
罗斯说：“这会是一个重要的里程碑，发现了伽马射线发射的起源，解开了自20世纪60年代以来天文学家一直试图破译的宇宙之谜。”
“我们的模型还可用于预测来自恒星形成星系的无线电发射——频率类似于汽车收音机的电磁辐射——这可以帮助研究人员更多地了解星系的内部结构，”罗斯说。“我们目前正在研究制作伽马射线天空的地图，这些地图可用于为下一代望远镜即将进行的伽马射线观测提供信息。这包括澳大利亚参与的切伦科夫望远镜阵列。”
（独家编译：科幻世界）
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