科学家发现神秘伽马射线爆具有“时间反转效应”

出品|网易科学人栏目组 卡麦拉

伽马射线爆是宇宙中最明亮、能量最充沛的天文事件，科学家认为它们形成于中子星碰撞过程。该过程将释放“碰撞器”——大量的电子和离子微粒。这些释放的高速粒子创建了“粒子排放”，具有奇特的“时间逆转效应”。

目前，科学家表示，在已发现的深空伽马射线爆中，呈现了一些迄今观测到最奇特的星系行为。多年前科学家探测到6次能量极高的电磁能量爆发，显示出复杂时间逆转波状行为的证据，在这种情况下，时间似乎是重复向后倒放。

科学家并不认为这是时间旅行的证据，相反，他们现在认为，重复地释放伽马射线粒子是高速释放带电粒子，它们能够在星系残骸中产生回波。这将产生一种不同寻常的信号，经过数十亿光年的干扰或者噪音，信号进一步发生了扭曲。

理解该现象将有助于我们更多地分析大质量恒星如何死亡，甚至黑洞是如何形成的。伽马射线爆是宇宙中最明亮、能量最充沛的天文事件。只有当伽马射线直接朝向地球释放时，科学家才能观测到这一现象。大多数伽马射线爆发生在几十亿光年之外，从地球角度观测该现象可以持续几毫秒到几个小时。

科学家仍不清楚伽马射线爆的具体来源，一些专家认为这是由于中子星碰撞所致。其他专家则指出，伽马射线爆是快速旋转恒星崩溃形成中子星、夸克星或者黑洞的过程中产生的。

这些灾难性天体事件产生超新星被认为是产生伽马射线爆的原因，由于伽马射线爆信号远离地球，信号的清晰度经常受到干扰而衰减。噪音降低了信号的分辨率，并可能导致“拖尾效应(smearing)”，这是中等强度伽马射线爆产生三次峰值和微弱强度伽马射线爆产生一次峰值的一种副作用。

为了减少这种现象，研究人员认真观察了美国宇航局康普顿伽马射线天文台BATSE仪器在1991-2000年之间的运行数据，发现了6次异常明亮伽马射线爆。

他们认为，这一事件可能是由一种“碰撞器”——电子和离子簇，以极高速度喷发引起的。之后这些物质引发了“辐射物质”释放，呈现了重复倒放方式，信号反射穿过恒星爆炸形成的物质云，就像回声波一样。

另一种可能的原因是，如果物质云具有一种径向双边对称性，例如同心环结构。这些“碰撞器”之后能够穿过环状结构而不被反射，同时产生一个时间反转脉冲的特征。

美国查尔斯顿学院研究人员在论文中指出，时间反转脉冲结构的存在使我们相信伽马射线脉冲的物理模型，它必须包含较强的物理对称性和单个“碰撞器”的交互作用。我们探索了一些简单的运动学模型，并发现了在伽马射线爆过程中撞击物质的分布性，必须符合双边对称分布和单次碰撞的冲击性，这种物理现象负责逆转单次碰撞过程，或者单个撞击物穿过时在双边对称分布材料中产生反射效应。

目前，这项最新研究报告将发表在近期出版的《天体物理学杂志》上。