宇宙射线的来源（宇宙射线是什么）

宇宙射线包括伽马射线，它是电磁辐射的一种形式，无线电波，红外辐射，紫外线，X射线和微波也是如此。

这幅全天空的图像是由美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜经过两年的观测而构建的。

电磁辐射以不同波长和频率的波或粒子形式传输。这种广泛的波长范围被称为电磁波光谱。光谱通常按波长减小，能量和频率增大的顺序分为七个区域。通常名称是无线电波，微波，红外线（IR），可见光，紫外线（UV），X射线和伽马射线。

伽马射线落在X射线之上的EM光谱范围内。伽马射线的频率大于每秒约1,018周期或赫兹（Hz），且波长短于0.01埃米的电磁波。（一埃米等于一米的百亿分之一。）

伽马射线和X射线在EM光谱中重叠，这使它们难以区分。在诸如天体物理学的某些领域中，在光谱中画一条任意线，其中某一波长以上的射线被分类为X射线，而较短波长的射线被分类为γ射线。伽玛射线和X射线都具有足够的能量来破坏生物组织，但是几乎所有宇宙伽玛射线都被地球大气层阻挡。

伽玛射线源和效果

伽玛射线主要由四种不同的核反应产生：聚变，裂变，α衰变和伽玛衰变。

核聚变是为太阳和恒星提供动力的反应。它发生在一个多步骤过程中，其中四个质子或氢核在极端温度和压力下被迫融合成一个包含两个质子和两个中子的氦核。产生的氦核比进入反应的四个质子的重量少约0.7％。根据爱因斯坦著名的方程E = mc ^ 2，质量差转换为能量，其中约三分之二的能量以伽马射线的形式发射。（其余为中微子形式，它们之间的相互作用非常弱，质量几乎为零。）在恒星寿命的后期，当氢燃料用尽时，它可以通过聚变形成越来越重的元素，直至形成稳定的铁，但这些反应会让每个阶段的能量减少。

伽马射线的另一个熟悉的来源是核裂变。核裂变是将重核分裂成两个大致相等的部分，然后将其分为轻元素的核。在此过程中，它与其它粒子发生碰撞，将重核（例如铀）分解为较小的元素（例如氙和锶）。这些碰撞产生的粒子然后可以撞击其它重核，从而建立核链反应。释放能量是因为所得颗粒的总质量小于原始重核的质量。根据E = mc ^ 2，质量差转换为较小核，中微子和伽马射线以动能的形式释放能量。

伽玛射线的其它来源是阿尔法衰减和伽玛衰减。当重原子核释放出一个氦原子核时，其原子序数减少2，原子量减少4。原子衰变会发生。此过程可能使原子核带有多余的能量，并以伽马射线的形式发射。当原子核中的能量过多时，就会发生伽玛衰变，从而使它发出伽玛射线而不会改变其电荷或质量组成。

伽马射线天文学

伽马射线更有趣的来源之一是伽马射线暴（GRB）。这些是极高能量的事件，持续时间从几毫秒到几分钟不等。它们最早是在1960年被观测到的，现在大约每天一次在天空中被观测到。

伽马射线暴是“最有活力的光形式” 。它们的发光量是普通超新星的数百倍，是太阳的一万亿倍。

曾经认为GRB来自蒸发小黑洞的最后阶段。现在人们认为它们起源于诸如中子星之类的紧凑物体的碰撞。其它理论将这些事件归因于超质量恒星的坍塌形成黑洞。

无论哪种情况，GRB都可以产生足够的能量，几秒钟之内它们就可以胜过整个星系。由于地球的大气层会阻挡大多数伽马射线，因此只有高空气球和太空望远镜才能看到它们。