南京大学天文系：伽玛射线暴——宇宙中最猛烈的爆发 Gamma-Ray Bursts（戴子高）

你玛射线暴 —宇宙中最猛烈的爆发 戴子高 南京大学天文系

伽玛射线暴 —— 宇宙中最猛烈的爆发 戴 子 高 南京大学天文系

能源比较 °物质组成:分子一原子→电子、原子核 →核子(质子、中子)→夸克 化学能:~1eV/原子,效率~109 20吨汽油=4x1019尔格=500吨TNT 核能:~1MeV/核子,效率~103 1公斤235=2×1021尔格=2万吨TNT 夸克能:~100MeV/核子,效率~101 1公斤物质=2×1023格=200万吨TNT y暴释放能量=1051尔格=1034吨TNT

能源比较 • 物质组成：分子→原子→电子、原子核 →核子（质子、中子）→夸克 • 化学能：1 eV/原子，效率10 -9 20吨汽油 = 410 19尔格 = 500吨TNT • 核能： 1 MeV/核子，效率10 -3 1公斤235U = 210 21尔格 = 2万吨TNT • 夸克能：100MeV/核子，效率10 -1 1公斤物质 = 210 23尔格 = 200万吨TNT 暴释放能量 = 1051尔格 = 1034吨TNT

核弹 A. Einstein:E= mc2 1945,广岛、长崎原子弹爆蚱 1949,美国成功研制氢弹 1951,前苏联成功研制原子弹 1964,中国成功研制原子弹 1967,美国发射Vela卫星 发现伽玛射线暴 1973, Klebesadel, strong 0lson发表第一篇文章

核弹 • A. Einstein: E = mc 2 • 1945，广岛、长崎原子弹爆炸 • 1949，美国成功研制氢弹 • 1951，前苏联成功研制原子弹 • 1964，中国成功研制原子弹 • 1967，美国发射Vela卫星 发现伽玛射线暴 • 1973，Klebesadel,Strong & Olson 发表第一篇文章

花絮 γ暴是在冷战眀间,由美国间谍卫星 1967年进行核爆炸监测时发玑的,首 次发表乎197车。 观测频数:每天可发现1-2个

花 絮 暴是在冷战期间，由美国间谍卫星 于 1967 年进行核爆炸监测时发现的，首 次发表于 1973 年。 观测频数：每天可发现 1-2 个

报告内容 活跃形势 二,观测概况 三,标准模型 四,物理效应及意义 五,能源机制 大。伽玛暴字宙学 七。展望

一 ．活跃形势 二．观测概况 三．标准模型 四．物理效应及意义 五．能源机制 六．伽玛暴宇宙学 七．展望 报告内容

活跃形势

一 、活跃形势

1997年世界10大科技成統 舞新华社华额1月5日电美国 《科学)杂志最近评选出199年世界科技 美《科学》杂志评出郾丽翌 十大突破,它们是 英国科学家利用克隆技术成功 地培育出世界上第一头成年哺乳动物题 绵羊“多利”; 二,美国“火星探路者”号飞船实现火 详太科技寞 星着陆考察标志人类采用更加廉价和快捷的机器人探测这颗「七新西兰意大利美国和澳大利亚科学家利用光学仪器 红色星球的开端,“火星探路者”号和机器人“索杰纳地面发回首次在字宙边缘的最远处捕捉到处于活动状态中的伽玛射线爆」 了大量的数据和图片表明火星要比人们原先想象的更像地球:发,从而为人类认识这一奇特的现象打开了一扇新的窗口 三,美国英国法国、日本和瑞士的科学家们在新一代同步 八,德国和美国科学家从尼安德特人化石里取出古线粒 加速器研究方面取得新的进展,像体育场那样大的加速器所产体DNA并进行了分析,结果表明尼安德特人只是我们的远亲而 生的最强的光束能够据示小到原子一样的物质结构的奥秘;不是人类的祖先从而结束了有关尼安德特人是否是我们人类 四,美国研究人员首次发现两种哺乳动物的生物钟基因,这直接祖先的长期争论; 种基因在所有的生物体内起着时钟的作用,帮助维持睡眠、进食 九,瑞典、英国和美国科学家在探索和治疗神经性疾病方面取 和其他基本功能的正常运转; 得了新的进展他们发现了一种受体蛋白(NURI),这种蛋白对 五,法国和美国科学家发现,利用单层碳片做成的 米于多巴胺在大脑的循环至关重要,帕金森氏症就是由于缺乏多巴 碳管具有规则的结构和可预见的活动规律,这种极其细微的管胺而引起的,科学家还发现了引起阿尔茨海默氏症的新的脑损伤 子可用于许多领域,包括从未来的电子装置到超强材料 十,在太空中运行的美国“加利略”号探测器接收到来自“欧 六,一个国际科学家小组为许多重要的微生物绘制出了完整罗巴”的信号表明木星最大的卫星“欧罗巴”的冰冻海洋下面可 的基因组图包括大肠杆菌枯草杆菌以及引起溃疡的幽蝶菌的能存在着液态水这一发现如果得到证实,“欧罗巴将是太阳系 遗传蓝图,有了这种图,科学家们就能够更清楚地了解遗传性疾里除地球以外有水的另一个天体科学家推断说,“欧罗巴”现在 病基本的生命过程和其他与脱氧核糖核酸(DNA)有关的疾病;似乎拥有生命存在的两个重要因素一一水和热量

1997年世界10大科技成就

1999年世界10大科披成魷 (科学时91.23) 美《科学》评出今年十大科学进展 干细胞研究名列第一基因组研究排名第二 本报讯12月17日出版的美因组序列测定和相关新技术在质;科学家首次绘出核糖体分子结 国《科学》杂志公布了该杂志编辑部199年得到了加速发展,科学家完构图;天文学家发现了一些新的太 评选出的199年世界十大科学成成了对3种微生物基因序列的测阳系外行星,使得人类发现的太阳 定,并测出了三分之一的人类基因系外行星总数达到约30颗,并有科 干细胞研究名列第—。在短短组序列,其中包括完全破译了人体学家声称首次探测到一颗太阳系外 的一年中,科学家发现,取自人胚胎第22对染色体的遗传密码 行星反射的恒星光芒;科学家在大 或骨髓的干细胞可以发育成多种组其它重大进展是:科学家观察脑中发现了与记忆和学习能力有关 织的细胞组织和器宫,给用干细胞到费米于冷凝物的前体,将费米子的新分子;天文学家获得新证据表 冶疗各种人类疾病带来了希望。冷却到了按近绝对零度,从而使原明宇宙是平坦的,并建立了物质和 名列第二的是基因组研究。基子呈现出波而不是单个粒子的性能量之间的精确平衡体系,从而为 宇宙起源的大爆炸理论禔供了新的 涂光炽院士寄语青年学者 左证;科学家研制出新的光学晶体 这种晶体能够像半导体操纵电流那 样操纵光波;考古学家在澳大利亚 学术界也要 发现迄今最古老的细胞化石,把已 知的复杂生命最早存在时间向前推 进到距今27亿年,比原先认为的时 间提早10亿年;科学家发现伽马射 线爆发与黑洞的诞生有关

1999年世界10大科技成就

#6 Cosmic blasts. Several discoveries that GRBs conf ine their fiercest jets into nar. soon. NASAS Swin stlite, set for launch i this year lifted veils that had row beams, perhaps just I to 5 angular de-i mid-2004, should catch GRBs at five times grees across. Only some of these flares hap- the rate of any previous mission. It will tackle plosions in the universe: titanic blasts of en-i pen to point toward Earth, making them far ergy called gamma ray bursts (GRBs). Most more common in the universe than the num- the field's biggest remaining riddle: the ori- notably.In March, astronomers confirmed ber of sightings would suggest. One observa- gins of GRBs that last mere fractions of a the connection between GRBs and super- tion sowed some dissent, however: A claimed second. Today 's model with the most cachet novas the death throes of massive stars- detection of a polarized beam from a GRB involves the merger of two neutron stars when they spotted the unmistakable imprints sparked debate about whether the jets consist of a supernova in the glow of a bright GRB. almost entirely of highly organized electro- magnetic radiation, rather than a blast of par- 1. GRB 030329-SN 2003dh; More solid were the conclusions by sev- 2. High polarization of eral teams that an enigmatic set of lower- GRB021206 energy bursts, called x-ray flashes, streams from the same kinds of stellar catastrophes 3 X-ray flashes; that produce GRBs. Theorists think that4. Dark bursts GRBs Seen from the side. Other recent cok 5. Short bursts in the Swift i lapsing stars appeared to churn out narrow era cones of x-rays and wider sprays of matter that produced optical light and torrents of radio waves, but no gamma rays Teamwork was the key to these a vances. NASAs High Energy Transient Ex 200世界10 plorer overcame technical challenges to spot dozens of GRBs and x-ray flashes and beam their locations to ast roomers on the 大科敦成就 jets of gamma rays and fatter sprays seen in ground where a global network of robotic X-rays, optical light, and radio waves and traditional telescopes swung into action i This rapid detective work showed that a mysterious class of"dark"GRBs was visi- Astrophysicists now believe that the burst's ble in optical light after all, but only within ts of energy spewed into space when a star's minutes of the explosion core imploded, forming a black hole or-in a minority view-a rapidly spinning neutron star with a crushing magnetic field 2003. Science.302.2042-2043

2003, Science, 302, 2042-2043 1. GRB 030329 - SN 2003dh; 2. High polarization of GRB 021206; 3. X-ray flashes; 4. Dark bursts; 5. Short bursts in the Swift era. 2003年世界10 大科技成就

Y暴论文的分布 K. Hurley. 2001.3 http://www.ssl.berkeleyedu/ipn3/bibliogr.html 650 °γ暴论文的遜年∞ 分布。 O450 400 1973-首次发表 300 1979 Mazes表 250 1997-89psAX 5200 1991GRO卫星 YEAR

暴论文的分布 K. Hurley, 2001.3 http://www.ssl.berkeley.edu/ipn3/bibliogr.html • 暴论文的逐年 分布。 1973-首次发表 1979-Mazets表 1991-GRO卫星 1997-BeppoSAX