伽瑪暴 (GRB) 一問

phonon

BASTE 衛星發現伽瑪暴是各向同性時，科學家曾有爭論有關伽瑪暴的距離，當時認為伽瑪暴有可能來自：
1.        太陽系內 (Oort cloud)
2.        銀盤內
3.        銀暈中
4.        在宇宙學距離上 (後來証實在宇宙學距離上因為觀測到其宿星系有紅移)

有些問題不明白, 想問一問大家:
為什麼在銀盤內或銀暈中所發生的天文現象, 會有各向同性呢?
若發生在銀暈中, 可以免強想像到如果距離足夠遠的話, 是各向同性. 但若發生在銀盤內, 真是想不明了.

mca

你問問鄭廣生啦，他是原作者。  

-------------------------------
(以下是我的初想，不是答案)

我上網看過鄭廣生的文章
(http://arxiv.org/PS_cache/astro-ph/pdf/0101/0101147v1.pdf)，

他的立論好像基於理論性的 Galactic neutron star model (http://cdsweb.cern.ch/record/380850/files/9903090.pdf)。

不過近年知道許多 GRB 都由 Hypernovae / Collapsars (塌縮星) 引起 (見 HKAS 會訊 2009年 1 ~2 月 p.22)，如果考慮到這個這個 GRB 與 Hypernovae 的關係，是否可以解開你的 "各向同性" 的疑難呢?

Alan

mca

你是否把 “isotropic” 鎖定為 “宇宙學 isotropic” 的意思 ?

這位作者也用 isotropic 之詞，看來他用得比較廣義
請看 Gamma Ray Bursts 這一段



來源: http://books.google.com/books?id ... %20disk&f=false

Alan

phonon

多謝 Alan 的答覆.

我在未接觸 GRB 這個題目前，的確是把與天文有關的 isotropic 鍞定在 '宇宙學的 isotropic'。不過上述的提問中並沒有鍞定在 '宇宙學的 isotropic'。

以下是對貼子 #1的個人理解：

1.發生在太陽系內 (Oort Cloud)
由於 Oort Cloud 的分佈像一個殼那樣包圍著太陽系，所以我們從任何方向看都是一樣的。

2.銀盤內
由於銀河系所有的物質都集中在銀盤，所以應該睇不到各向同的現象。因此，不明的地方就在這裏。

3.銀暈中
只要距離夠遠的話，還是各向同性的。

4.宇宙學距離上
宏觀上看是 isotropic ，所以是毫無至疑。

Remark:

問題的來源自於以下的講座

http://video.chaoxing.com/playvideo.aspx?id=38627

時間:03:45 -  04:44

mca

Phonon,



Alan

mca

現在具體些談 "宇宙學各向同性" (isotropic principle in cosmology)，它的本義是針對大宇宙的尺度而言，對於銀盤 (~10 萬光年) 這樣細小的空間，"宇宙學各向同性" 的慨念是不適用的。

從歷史我們知道銀河系在過去四百年內也未遇過一次超新星爆發，所以到現在還未有確証支持 Long GRB (> 2 s) 在銀盤出現。[註：Long GRB 是由 failed supernova / collapsar 激發]

至於 Short GRB (< 2 s)，它們可能曾在銀盤發生過，但持續時間太短我們沒有及時捕獲，兼且銀盤有太多塵雲遮掩看不到 GRB 的任何餘輝，所以到現在也未有確証 支持 short GRB 在銀盤出現過。 [註：Short GRB 的成因未明，理論猜測是由一對中子星互撞激發，或是雙星內某成員搶略物質時引起。]  

總而言之，用平常心看待 GRB 的分佈，不必把銀盤發生的天文現象拉扯到 "宇宙學各向同性"。

個人意見

Alan

phonon

非常感激你的回覆，使你花時間看整套片真是過意不去。

我是想知道當時的科學家怎樣思考問題的。

由最初Vela衛星發現伽瑪射線是來自宇宙空間，到BATSE探測到伽瑪暴是各向同性隨機發生，從而推斷伽瑪暴有可能來自於 (1) 太陽系內 (Oort cloud), (2) 銀盤內, (3) 銀暈中 及 (4) 在宇宙學距離上。
當 BeppoSAX 衛星準確探測到伽瑪暴的位置後，幫助科學家對準天空位置而觀測到伽瑪暴餘輝，從而得知其宿主所處的星系及距離，確定GRB是來自宇宙學距離上。

這個GRB研究發展我看得懂，但中間的細節自己就有個疑問。

既然BATSE探測到GRB是各向同性，為什麼當時的科學家會認為ＧＲＢ有可能發生在銀盤、銀暈，而不把它們刪除在考慮範圍之外？（因為我覺得兩者都不是各向同性的。）

於是我就想，如果有一個未知的天文現象發生，且是各向同性的，而其他的資料就什麼都不知，是不是必然發生在 (1) 太陽系內 (Oort cloud), (2) 銀盤內, (3) 銀暈中 及 (4) 在宇宙學距離上這四種情況呢？若然如此的話，我就理解不到發生在銀盤會是各向同性了。

mca

Quote:  “既然 BATSE 探測到 GRB 是各向同性，為什麼當時的科學家會認為 GRB 有可能發生在銀盤、銀暈，而不把它們刪除在考慮範圍之外？（因為我覺得兩者都不是各向同性的。”

這是我的理解：

假設 GRB 是一種成因未明的輻射暴現象，面對這個陌生的 GRB，要研究的不單止是
1.  GRB 的分佈是否各向同性 (isotropic by location)，還要看看
2.  它的强度是否有各向同性 (isotropic by burst intensity)，
3.  它的持續時間是否有各向同性 (isotropic by burst duration)
4.  它是否像 pulsars 有方向性的 beams 而剛好指向地球呢?
      …....…....

如果 1. 2. 3. 都不是各向同性，這就暗示 GRB 的成因可能不止一種而是可能和不同種類的天體有關，那裡最易找到最多天體的種類呢 ?  一定是我們的銀河系 (和 LMC、SMC 大小二麥) 啦，我們的銀河系有不同質量的主序星、紅巨星、超巨星、白矮星、星團、星雲中子星 / 脈衝星、待確黑洞、雙星系統、球狀星團、各類星雲、新星、變星、射電源、紅外線源 ...... 種類多得很，反觀在大宇宙尺度的空間，見到的都是暗淡的星系、類星體、即使有偶發的超新星也不會很光，如果只考慮 1. 恐怕會 "走漏眼" 了。

對於陌生的天象和天體，開始研究時真係要 "大小通吃" ，  有了初步線索後才把搜索範圍逐步收細。

我不是研究 GRB 的，不知職業天文學家是否都是這樣做，我只是憑常理討論而已。現時 Long GRB 大致知道和 failed supernovae / collapsars 有關，short GRB "可能" 和雙星系統內成員的互動有關，要找雙星系統，斷不會在大宇宙尺度的空間找吧 ?

借用一個比喻，我們希望了解宏觀的宇宙，很多時要反其道而行先要進入微觀的量子世界。