伽瑪射線暴

2008年3月19日，美國宇航局的“雨燕”衛星探測到4個伽瑪射線暴（英文簡稱GRB），其中一個被稱為“GRB 080319b”的伽瑪射線暴發生在牧夫星座方向，距離地球有75億光年之遙，但余輝卻十分明亮，僅憑肉眼就能看得很清楚。伽瑪射線暴是什么？其巨大的爆發能量從何而來？其明亮的余輝意味著什么？這種爆發對地球和人類有沒有影響？請聽專家為我們講述神秘的伽瑪射線暴的來龍去脈。

它帶我們回從前

2008年3月19日的伽瑪射線暴，是在北京時間當天14時10分觀測到的，前后持續了3分鐘。爆發結束后，在X射線、紫外線和可見光等長波段都出現了明亮的余輝，余輝的光度達到5.3等（“等”是天文學上的亮度單位），就像一只明亮的宇宙探照燈照耀著天空，肉眼也能看見。當時，部署在地球周圍的人造衛星和許多地面天文臺都觀測到了這一壯觀的天象奇觀，并為科學家提供了一幅此前未曾記錄過的最詳細的伽瑪射線爆發圖。

美國宇航局的“雨燕”衛星也觀測到了這次爆發。實際上，它本身就是被用來尋找宇宙中的異常爆發的。它對GRB 080319b的觀測取得了巨大成功。在地面上，科學家也進行了有效的觀測，例如美國賓夕法尼亞大學觀測組在爆發前30分鐘就開始觀測，爆發后幾個月還在跟蹤測量。他們的觀測表明，這次爆發以99.9995％的光速直接向地球噴射物質，這是何等驚人的速度啊——幾乎等于光速！天文學上把這種噴射叫做“噴流”。

GRB 080319b的噴流異常明亮，在黑暗的天空里用肉眼就能看到。天文學家還利用兩架地面大型望遠鏡觀測了GRB 080319b的余輝，得到了它的紅移為0.94。紅移表示遙遠天體的距離，按照哈勃定律，0.94的紅移相當于距離地球75億光年（1光年是指光線在1年時間里走過的距離）。換句話說，“雨燕”衛星看到了天體在75億年前發射的光線！如果這些光線中隱藏了當年的信息，那么我們不用穿過時光隧道，不用通過廣義相對論描述的蠕蟲洞，只需利用伽瑪射線暴的輻射，就能“倒轉”歷史，回到古老時代，觀看幾十億年前天體演化的歷史場面。這是多么神奇的事情！

75億光年，意味著GRB 080319b到地球的距離是多么遙遠——就連速度高達每秒30萬千米的光線也要走75億年才能到達！1光年相當于9.46萬億千米，75億光年也就是75億個9.46萬億千米，如此遙遠的距離真是令人難以想象！根據最近測量，宇宙的半徑約為137億光年，也就是說，GRB 080319b位于半個宇宙半徑的地方，利用它的余輝，我們就能看到半個宇宙的情況，這當然是很奇妙的。

GRB 080319b的余輝具有1萬億個太陽的光度，就像1萬億個太陽的光芒在75億光年遠的地方照耀地球。而在我們頭頂上空，幸虧只有1個太陽，要是十日齊出，地球會成什么樣子呢？一定會像熊熊烈火在燃燒，泥土燒紅，草木枯焦，田園荒蕪，萬物毀盡，生命不復存在！好在GRB 080319b不是發生在太陽與地球之間的距離上，也不是發生在銀河系內，而是發生在離我們75億光年的地方。如此遙遠的距離，光線在傳播過程中能量逐漸減少，到達地球時絕大部分能量已耗散掉。

天文學家至今還在分析這次伽瑪射線暴，他們目前仍不清楚的是這次爆發及其余輝究竟為什么會這么明亮。可能與它的爆發能量比別的爆發大有關，也可能與產生爆發的恒星或其噴流的質量、旋轉或磁場有關，當然也不排除能量集中在一個直接瞄準地球的狹窄噴流內的可能性。另一方面，伽瑪射線暴是宇宙中除宇宙大爆炸外光度最大的爆炸，它們大多數發生在大質量恒星核燃料消耗殆盡、恒星核心坍縮成為黑洞或中子星的時候。坍縮推動很強的氣體向外噴射，這些噴射物沖擊坍縮星，將物質和成束的輻射帶進空間，形成噴流。在指向地球的噴流物質中，能量大的集中在圓錐角為0.4度的主光束內；能量稍低的則分布在圓錐角為16度的次光束內。由于主光束內噴流物質含有較高的能量，所以就像探照燈，使我們能夠看到異常明亮的爆發。

除GRB 080319b外，許多觀測者同時還觀測到了距離這次爆發10度的另一個爆發余輝，俄羅斯-意大利聯合觀測組還拍攝到了爆發早期的影像，從而可以讓我們看到爆發早期伽瑪射線暴的極詳細圖像。綜合分析這些影像資料和其他觀測結果，就有可能揭示GRB 080319b異常明亮的原因。

它是一把雙刃劍

GRB 080319b是在伽瑪射線波段發生的爆發。那么，伽瑪射線是什么呢？

伽瑪射線是電磁波的一種。它就像在天空傳播的無線電波和眼睛看得見的可見光一樣，是電磁波“家族”的成員之一。按照麥克斯韋公式，電磁波是個“大家族”，無線電波、毫米波和亞毫米波（又叫微波）、紅外光、可見光、紫外線、X射線和伽瑪射線都是這個“家族”的成員。各種電磁波依波長或頻率排列在一起，稱為電磁波譜。在寬廣的電磁波譜內，只有一小部分可見光是人類肉眼看得見的。波長比可見光長、頻率比可見光低的無線電波、微波、紅外光，以及波長比可見光短、頻率比可見光高的紫外線、X射線和伽瑪射線，都是肉眼看不見的，稱為“不可見光線”。 一般稱100Kev（ev即電子伏特，是能量單位，1ev相當于1千億億分之1.6焦耳，K代表1000）以上的電磁輻射為伽瑪射線。伽瑪射線是波長最短、頻率和光子能量最高的不可見光線。

在光譜上，伽瑪射線和X射線位于不同區域，以 100Kev為界，但其界限是不嚴格的。實際上，兩者的區別不在于能量的不同，而在于輻射過程的差異。宇宙伽瑪射線產生于亞原子粒子的相互作用。根據產生的方式不同，生成的伽瑪射線能量也不同。根據能量的高低，宇宙伽瑪射線被分成三部分。其中，能量在100Kev～10Mev 之間的，稱為低能和中能伽瑪射線；能量在10Mev～100Gev之間的，稱為高能伽瑪射線；能量在100Gev 以上的，稱為甚高能或超高能伽瑪射線。Kev、Mev 和Gev分別表示“千電子伏”、“兆電子伏”和“京電子伏”，它們之間的關系是：1Kev＝1000ev， 1Mev＝1000Kev，1Gev＝1000 Mev。

伽瑪射線的一個重要性質是穿透力強。它穿透紙張和木板猶如探囊取物，遇到鐵皮、鋼板也能穿越而過。這種特性使伽瑪射線在健康和安全檢查方面得到廣泛應用。在此僅舉幾例。①在核醫學中，伽瑪輻射被用于診斷疾病，例如用伽瑪射線成像技術診斷癌癥擴散和骨骼疾病。②在外科手術中，運用伽瑪射線刀切除癌瘤。為了殺死癌細胞，手術中不只用一束伽瑪射線，而是用幾束伽瑪輻射從不同角度聚焦到腫瘤上。為了避免傷害周圍組織，幾束伽瑪射線都聚焦到一點。③用發射伽瑪射線的放射性同位素給癌癥病人進行“放療”。④用伽瑪射線攝像機拍攝伽瑪射線的發射，做成放射性分布圖，用于診斷病情。這一技術也可用于大范圍環境狀況的診斷。⑤由于伽瑪輻射波長很短，入射的伽瑪光子可以大量傷害活細胞，因此在“放療”中，可用伽瑪輻射來殺滅活的有機組織。這一特性還可用于：代替壓力鍋或化學藥品對醫療器械進行消毒；除去食物中引起腐爛的霉菌；防止水果或蔬菜發芽并使之保持新鮮和美味。⑥伽瑪射線探測器可用來檢查集裝箱。此外，伽瑪射線能夠影響分子變化，因此可被用來處理有瑕疵的寶石，還可用于把白寶石變成藍寶石。

于無聲處聽驚雷

在地面上，伽瑪射線有那么多奇妙的“特異功能”，那么在宇宙空間傳播過程中，伽瑪射線的情況又怎樣呢？

伽瑪射線不像粒子那樣攜帶電荷，因此在穿越磁場時不改變方向，不發生變化。也就是說，天體輻射的伽瑪射線在通過浩瀚的星際空間后，依然能保存它原有的性質，而正是這一點讓伽瑪射線在天文觀測中得到了廣泛應用。伽瑪射線天文學是研究天體性質和演化、探索宇宙神奇奧秘的重要窗口，是現代天文學不可缺少的觀測手段。目前，伽瑪射線天文學已成為當代最富生命力的學科之一，在太陽與太陽系、銀河系與河外星系、正常星與特殊天體的研究中，發揮著越來越大的作用。不過，由于伽瑪射線在通過地球大氣層時被嚴重吸收，所以天體發射的伽瑪射線不能在地面觀測，而只能利用探空火箭和人造衛星等運載工具在空間進行觀測。探測伽瑪射線也不能用普通的光學望遠鏡和射電望遠鏡，而只能用特制的伽瑪射線探測器或伽瑪射線望遠鏡。

至今，伽瑪射線天文學在太陽和太陽系、彌漫銀河輻射和分立伽瑪射線源探測方面都已有很好的建樹，在河外源、脈沖星、中子星、超新星、黑洞以及伽瑪射線暴的研究方面也大獲成功。尤其是伽瑪射線暴，在從發現至今的短短30多年里，一直是科學家的研究課題。

伽瑪射線暴是“天堂” 里的突發事件，大多發生在遙遠的宇宙深處。由于只在伽瑪射線能量范圍內出現，所以被稱為伽瑪射線暴，又叫宇宙伽瑪射線暴或伽瑪射線爆發，均簡稱GRB。伽瑪射線暴頻頻出現的事實告訴我們，“天堂”里并不是安寧與平靜的，那里經常“響”起劇烈的“爆炸聲”。令人驚奇的是，“天堂”里的爆炸只見其形，不聞其聲，即使發生驚天大爆炸，我們也聽不到半點聲音。究其原因，是因為這種“聲音”不是出現在我們耳朵敏感的聲波范圍，而是出現在我們耳朵接收不到的伽瑪射線波段。

伽瑪射線暴是奇特的爆發，它們不請自來，突然出現，上升時間很短；不揮自去，慢慢衰弱，衰減時間較長。它們來去匆匆，稍縱即逝，最長的爆發也不過幾分鐘，最短的只有300毫秒。它們爆發的時間和地點沒有規律，事先沒有預報，事后卻有余輝。它們是高能事件，光子能量之高，釋放能量之大，能量釋放之快，都是無可比擬的。在天文學上，伽瑪射線的觸角伸向現代高能天體物理的許多領域，例如超新星、脈沖星、中子星和黑洞等都與伽瑪射線密切相關。

正是因為伽瑪射線暴同高能天體物理過程密切相關，所以天體物理學家和高能物理學家十分重視對伽瑪射線暴的研究。為了便于研究，天文學家對它們進行了分類和命名，將早期探測到的1000多個伽瑪射線暴分為兩大類：經典爆發和重復爆發。經典爆發占絕大多數，它們壽命較長，具有多個脈沖，爆發一般發生在遙遠的深空；重復爆發是隨機出現的，它們的光子能量較低，兩個脈沖間的時間間隔可以很短，也可以很長，每個脈沖持續時間約為0.1秒。由于重復爆發數目較少，光子能量較低，也有人認為它們不屬于伽瑪射線暴。

伽瑪射線暴的名字由爆發源的位置或發現的日期確定。如果能確定爆發源的位置，就按照爆發源的位置命名，如GRB 0526-66，這里GRB表示伽瑪射線暴，0526表示爆發源的赤經（參考《名詞解釋·赤經與赤緯》）是5時26分，-66表示爆發源的赤緯是負66度（如果赤緯是“正”的，則將“-”改成“＋”）；爆發源位置未確定的，就按照發現日期命名，如GRB 790305b，這里79表示1979年，03表示3月，05表示5日，b表示這一天發現的第二個伽瑪射線暴，如果b換成c，則表示這一天發現的第三個伽瑪射線暴，以此類推。在這個例子中，GRB 0526-66與GRB 790305b實際上是同一個伽瑪射線暴，它出現在1979年3月5日，發生在赤經5時26分、赤緯為-66度的位置。

發現源于核對抗

伽瑪射線暴是天文學上的一個“新品種”，它的發現被視為20世紀70年代天文學上最重大的發現之一。說來很有趣，這一重大發現竟然是被“懷疑”出來的。

1963年，美蘇兩國簽訂了禁止核試驗條約，之后美國懷疑蘇聯可能秘密地進行了空間核試驗，于是在20世紀60年代發射了“維拉”（系列）衛星對蘇聯進行秘密偵察——核爆炸會產生多種輻射，包括X 射線、伽瑪射線和中子等，“維拉”衛星可以對這些核輻射進行探測。

1967年7月2日，“維拉-4號”探測到一個來歷不明的伽瑪射線爆發信號。1969年底，天文學家也探測到一個爆發。由于保密需要，這些發現在當時沒有公布。然而，緊接著，在1969年7月至1972年7月的3年時間里，“維拉-5A”、“維拉-5B”、“維拉-6A” 和“維拉-6B”一共探測到了16個伽瑪射線爆發。爆發猶如涌在水閘外面的洶涌澎湃的洪水，閘門一開，立即傾瀉而下。美國人分析這些爆發信號，發現其中沒有一個帶有核武器試驗的特征，卻個個宛如來自深空。1973年，美國科學家公布了分析結果：這些時標短促、能量巨大且釋放極其迅速的爆發，是以前在其他天體上都不曾見到過的。對于這種新出現的高能爆發，天文學家在驚奇之余積極創造條件進行探測。在早期探測中，蘇聯的“金星-11號”至“金星-14號”這4艘探測器起了很大作用，它們一共發現了216個伽瑪射線暴，為證實伽瑪射線暴的存在和研究提供了寶貴資料。

不過，在1991年4月7日美國的“康普頓天文臺”發射之前，伽瑪射線暴的研究進展比較緩慢，20多年來在天空游弋的幾十顆人造衛星只探測到500個伽瑪射線暴。而 “康普頓天文臺”升空后僅兩年，登記在冊的伽瑪射線暴數目就超過了1000個。“康普頓天文臺”的發射使伽瑪射線暴的探測進入一個新階段。

“康普頓天文臺”不僅發現了大量伽瑪射線爆發源，而且表明這些爆發源的分布不偏向空間任何特別方向，例如不向銀河系中心和銀道面等局部區域集中，從而排除了所有爆發都起源于附近銀河系的可能性。探測資料還顯示，在伽瑪射線暴中，具有長壽命暴和短壽命暴兩種類型，雖然這兩種類型的伽瑪射線暴重疊出現，但產生兩種爆發的天體是明顯不同的。

“康普頓天文臺”在伽瑪射線暴的研究上取得了顯著成績，但仍然沒有找到伽瑪射線暴的對應體或寄宿體。究其原因，在于這種爆發是一種稍縱即逝的事件，其出現的方向和位置事先都不知道，探測它們就好比大海撈針！為了“撈”到伽瑪射線暴之“針”，天文學家不得不犧牲探測器的分辨力，以換取大視場。他們盡量采用分辨力低而視場大的儀器探測伽瑪射線暴，但當時優異的探測器的角分辨率也只有幾度，而在幾平方度的天球上簇擁著成千上萬顆天體。因此，伽瑪射線暴的對應體或寄宿體很難尋覓，除非另找出路。

如果找不到伽瑪射線暴的對應體或寄宿體，科學家就無從知道伽瑪射線暴是銀河系內的爆發還是銀河系外的爆發，也就難以弄清伽瑪射線暴是高能爆發事件還是低能爆發事件。為此，科學家根據觀測資料提出了許多理論模型。大多數理論模型指出，在伽瑪射線暴過后，可能會出現一個長波輻射余輝，這個余輝可以在X射線、可見光、紅外線和射電波長上測量到。根據這一研究，科學家匠心獨具地在1996年由意大利和荷蘭聯合發射的BeppoSAX衛星上，同時安裝了探測伽瑪射線的探測器和拍攝X射線的廣角照相機。這一設計的精湛之處在于，在探測到伽瑪射線暴后，可以迅速地在X射線波段測量爆發的余輝。巧妙的構想收到了良好的效果——1997年2月28日，BeppoSAX衛星第一次在GRB 970228后面探測到一個持續了兩星期的X射線余輝。

余輝是揭示伽瑪射線暴奧秘的強有力工具，因為余輝可以用大型光學望遠鏡對爆發對應體進行準確測量，測出其光學對應體的光譜，獲取它的紅移（參考《名詞解釋·紅移與藍移》），定出它到地球的距離。由此，科學家不僅可以測出爆發源的位置、距離和性質，而且還能研究伽瑪射線暴與超新星、中子星等高能天體的關系。

2002年10月4日12時6分13.6秒，天文學家探測到一個伽瑪射線暴，并通過對其余輝的觀測得到了它的近似位置。通過國際互聯網將這個近似位置發布后，幾分鐘后美國帕洛瑪天文臺的1.2米口徑光學望遠鏡和近地小行星跟蹤照相機就對向了它，爆發后537秒就拍攝到了光學照片。此后，日本、澳大利亞、以色列和美國等國的40多架光學和紅外望遠鏡、6架射電望遠鏡都對此進行了觀測，并測出了這個爆發的位置。

在1997年到2003年的7年中，天文學家一共觀測到了30多個伽瑪射線暴的光學余輝，確定它們中的大多數都是河外源，還推測這些伽瑪射線暴都是超大能量的“發射器”，它們在幾秒鐘內釋放的能量比太陽在100億年內釋放的還多。例如GRB 971214，在50秒內釋放的能量相當于整個銀河系200年內輻射的能量總和；在其輻射最強的2秒鐘內，輻射的總功率與整個宇宙中所有其他天體輻射的總功率相當！而“冠軍”GRB 990123輻射則比它還強10倍。

余輝的發現為天文學家認識伽瑪射線暴提供了強有力的工具，因此美國《科學》雜志將其評為1997年世界十大科技成就之一。

伽瑪射線暴是謎一般的高能爆發現象，至今還有許多奧秘尚未揭開。目前天文學家正從觀測和理論兩個方面進行研究。在觀測方面，已由過去的單個衛星“孤軍奮戰”，改由多顆人造衛星構成聯合系統，進行周密細致的系統探測。可以相信，在不久的將來，伽瑪射線暴的奧秘將進一步被揭開。

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伽瑪輻射可致命

在所有的核輻射中，伽瑪輻射是最危險的，因為它在電磁波譜上的波長最短，穿透力最強，很容易穿過屏蔽物，甚至就連能有效屏蔽其他輻射的亞原子也屏蔽不了它。伽瑪輻射作為一種電離輻射，能引起分子變化，當生命體的DNA受到侵襲時，就可能發生癌變。

皮膚是阻止不了伽瑪射線的，而細胞的基因物質一旦受到干擾，就可能誘發DNA錯位。DNA雙螺旋鏈斷裂一般被視為生物學上最嚴重的傷害，電離輻射致癌和造成遺傳病正是由這種傷害引起的。核工作者的身上一般積聚了大劑量伽瑪輻射，對核工作者身體的研究發現，伽瑪輻射的照射與白血病、肺癌、肝癌、骨癌以及其他頑固性癌癥都有關系。除了輻射外，伽瑪射線還能導致熱燒傷，引起抑制性免疫效應。

在伽瑪輻射照射（簡稱輻照）之后，DNA雙螺旋鏈如果發生斷裂，細胞能夠修復的受傷的基因物質是有限的。一項新研究指出，大劑量輻照后能修復得很好，而小劑量輻照后反而修復得很慢。這可能意味著人體難以抗衡小劑量而又緩慢的伽瑪輻照。

身體受伽瑪輻照后有什么反應呢？有人做過測量。在英國，戶外的自然伽瑪輻照劑量是每小時20～40nSv，每年約為1～2mSv；美國人平均每人每年接收的伽瑪輻照是3.6mSv；一次胸透的輻照劑量只占到自然發生的背景輻照1年劑量的幾分之一；做胃鏡時照在胃內壁上的熒光輻照劑量最多只有0.05Sv。

快速全身伽瑪輻照所造成的癥狀是：1Sv，造成微小血液變化；2.5Sv，造成惡心、脫發、出血，在許多情況下會造成死亡；高于3Sv，80%以上導致在兩個月內死亡；高于4Sv，通常都造成死亡。對于小劑量伽瑪輻照接收者來說，例如平均接收19mSv輻射的核工作者，死于癌癥（包括白血病）的危險是2%；平均接收100mSv輻射的核工作者，危險增加到10%。相比之下，原子彈爆炸的幸存者是32%。

伽瑪射線暴曾經引發地球生命大滅絕

天文學家指出，銀河系中心一旦發生典型的伽瑪射線暴，其輻射就會強烈影響地球的臭氧層。美國科學家利用電腦模型計算出，如果在距離地球6000光年的地方發生一次伽瑪射線暴，地球大氣中的臭氧層就會減少35％，生命將像受到3倍正常紫外線照射那樣極度疲憊。伽瑪射線還能使地球上層大氣中的氮生成氧化氮，加速臭氧層破壞。爆發后5年內，全球將出現明顯的臭氧損耗。

臭氧層是地球的保護傘，它把太陽發射到地球的絕大部分紫外線擋在“傘”外，使地球上的生命免遭外來紫外線的侵害。臭氧層一旦全面毀壞，地球上的生命就失去“保護傘”，太陽紫外輻射就會長驅直入，涌向地球，形成酸雨，降低溫度，破壞植被，導致DNA損壞，甚至導致廣大范圍的生命滅絕！

這么說是不是危言聳聽？不是，因為地球上至少已有一次大規模物種滅絕很可能就是由伽瑪射線造成的。這次事件大約發生在4.43億年前的奧陶紀末期，在這場災難中許多動植物種群喪失了一半數量。科學家找到了這次大滅絕事件的“指紋”——幸存下來的動物群化石。由這些化石復制出來的動物群表明，幸存者主要是居住在深水中的動物或高緯度的“居民”。有研究認為，這些幸存者的所在地都是紫外線難以到達的地方，這說明造成奧陶紀物種大滅種的罪魁禍首是外來的紫外線，而紫外線當時之所以能來到地球附近，正是因為伽瑪射線暴破壞了臭氧層。

但是，如果像GRB 080319b所暗示的那樣，伽瑪射線暴的大部分輻射是集中在一個很窄的圓錐內（GRB 080319b的圓錐角為0.4度），地球若不在這個圓錐角內，伽瑪射線暴對地球就沒有影響。科學家估計，伽瑪射線暴的輻射圓錐大約1億年才覆蓋地球1次，所以銀河系伽瑪射線暴對地球造成危害的可能性很小。

長命暴和短命暴

伽瑪射線暴分為長壽命暴和短壽命暴。長壽命暴的壽命在2秒到幾分鐘，其爆發持續時間平均為30秒鐘；短壽命暴的壽命在2秒到幾毫秒，平均約為0.3秒。

這兩類伽瑪射線暴的物理性質基本上是不同的。天文學家認為，長壽命暴起源于遙遠的宇宙深處，甚至在最遙遠的宇宙邊緣。這些遙遠爆發的光線需要幾十億年甚至上百億年才能到達地球。地球年齡大約是46億年，宇宙年齡大約是137億歲。換句話說，一些伽瑪射線暴的對應體是最古老的天體，是宇宙中最老的一代天體（宇宙中的星星也經歷誕生、成長、年老與死亡階段。今天宇宙中的星可能是經過了第一代、第二代和第三代，代代相傳而來的）。在它們誕生的時候，地球還處在新生的火球時期，生命還未出現，甚至就連海洋也沒形成。在發生爆炸前，這些年代久遠的“老星”的光線是看不見的，它們在行將就木、發生爆炸時所產生的伽瑪射線暴使我們得以穿越時光隧道，回眸看到了幾十億年前甚至上百億年前它們在死亡時掙扎的情景。

除了壽命不同外，跟長壽命伽瑪射線暴相比，短壽命暴的輻射強度較弱，伽瑪射線的光子能量較高。還有證據表明，在長壽命暴中，能量轉換成伽瑪射線的速率是穩定的；而在短壽命暴中，能量轉換速率則隨爆發的發展而減小。這些特性暗示，長、短壽命暴有不同的產生機制。

觀測表明，有些長壽命暴可能同特殊類型的超新星有聯系，這為探索伽瑪射線暴的起源提供了一種可能的途徑。超新星是暮年恒星走向墳塋的一種形式。這種恒星質量較大，它們死亡時，其外殼在爆炸中變成氣體，拋向遼闊的宇宙空間，以近光速在空間運動，核心部分則在爆發中坍縮成為中子星或黑洞等致密天體。

由于持續時間很短，研究比較困難，科學家至今對短壽命伽瑪射線暴了解很少。2003年，“高能瞬變探測器-2號”開始觀測這類伽瑪射線暴的余輝。但是，由于余輝太短，無法確定它們的距離，結果無功而返。

名詞解釋

赤經與赤緯 在地球上，地區和城市的位置通常用地理經度和地理緯度來標記。同樣，對天上的星球也要標明位置。在地球上不同地區的人觀測同一顆星，得到的星位置是不同的。由于地球自轉，同一個人在同一位置的不同時間觀測同一顆星，得到的星位置也不同。因此，星球的位置不能用地理經度和地理緯度來標明，而必須采用固定在天球上的假想坐標系統，這樣的坐標系統之一就是天球赤道坐標系。天球赤道坐標系由赤經和赤緯來表示，赤經沿天赤道度量，單位用時、分，例如赤徑為5時26分，就記為5h26m。赤緯沿垂直赤經方向度量，單位用度，并帶有正負號。

紅移與藍移 根據多普勒定律，天體在視線方向存在運動時，測量的光線頻率或波長就會改變，天體遠離觀測者時，頻率變低，波長變長，稱為紅移；天體接近觀測者時，頻率變高，波長變短，稱為藍移。紅移和藍移表示天體在視線方向上不同的運動。哈勃定理指出，紅移的大小表示天體到地球的距離。

河內源與河外源

對一個天體來說，它跟地球之間的距離是最基本的參數。遺憾的是，在余輝發現以前，伽瑪射線暴與地球之間的距離基本上無人知道，因為伽瑪射線暴是稍縱即逝的爆發現象，出現的時間和方向是隨機的，無法進行預測。另一方面，伽瑪射線暴只能用伽瑪射線探測器探測，而這種探測器的分辨力很低。爆發源的位置尚且測不出，哪能談得上爆發源的距離？

在早期發現的伽瑪射線暴中，只有GRB 790305b測出了距離，這是因為它出現時正好有9艘探測器在空間飛行，它們在大致相同的時間內測量到爆發的輻射，應用“三角測量法”就算出了爆發的位置。

GRB 790305b的位置確定后，引發了一場爭論，爭論焦點是伽瑪射線暴的源頭是在河（銀河系）內還是在河外。GRB 790305b的位置同大麥哲倫云中超新星爆發的遺跡N49相符。N49距離地球18萬光年，是一個比較近的河外源。因此，多數學者把GRB 790305b視為較近的河外源。但是，包括原中國南京大學校長曲欽岳教授在內的一些科學家不同意這種看法，他們有的認為GRB 790305b是河內源，有的認為GRB 790305b其實根本就不能算作伽瑪射線暴，而只是一個特殊事件，因為其光子能量只有幾十Kev， 比伽瑪射線暴的光子能量低了很多。

20世紀70年代，天文學家發現伽瑪射線暴是均勻分布在天球上的，沒有向銀河系中心或銀道面集中的傾向。據此有人提出，伽瑪射線暴是在遙遠的宇宙深處產生的。但是，也有人根據同樣的觀測提出，伽瑪射線暴是從銀河系的銀暈或銀盤中來的，甚至還有人說，伽瑪射線暴就發生在太陽系邊緣。

20世紀80年代，日本天文學家在幾個伽瑪射線暴中探測到了X射線吸收線。據此他們提出，伽瑪射線暴是銀盤內的中子星產生的。這一觀點很快為大多數人所接受。在1990年的一次關于伽瑪射線暴的國際學術會議上，除了美國普林斯頓大學的帕曾斯基教授堅持伽瑪射線暴是河外起源的外，其他科學家幾乎都認為是在銀河系起源的。正由于此，才決定發射“康普頓天文臺”來提供觀測證據。不過，隨著“康普頓天文臺”探測到的伽瑪射線暴數目增多，伽瑪射線暴均勻分布的特點更顯著，于是多數科學家轉而支持河外起源的觀點。但部分專家仍堅持說，不能排除銀暈起源的可能性。

究竟哪一種觀點才是正確的呢？要確定伽瑪射線暴的位置是在河內還是在河外，關鍵在于定出爆發源的距離。余輝的發現為探測伽瑪射線暴的距離提供了可能，而“雨燕”衛星將這種可能發揮到了極致。“雨燕”發射于2004年11月20日，帶有3架專門研究伽瑪射線暴的儀器：“爆發預警望遠鏡”（BAT）、“X射線望遠鏡”（XRT）和“紫外/光學望遠鏡”（UVOT）。BAT一發現伽瑪射線暴，衛星立即像敏捷的雨燕一樣，迅速調整姿態，讓XRT和UVOT指向爆發源，開始觀測。

先進的設計思想和觀測設備讓“雨燕”獲得了豐碩的成果。它觀測到GRB 050904的紅移為6.29，意味著它到地球的距離是130億光年，是一個地地道道的宇宙伽瑪射線暴。“雨燕”還觀測到GRB 060218的紅移較低，暗示它是一個距地球較近、與超新星有關的伽瑪射線暴。“雨燕”還很精細地觀測到GRB 050724是一個有余輝的短伽瑪射線暴，暗示這顆死亡的中子星曾繞著黑洞運行。此外，“雨燕”觀測到GRB 030329是一個跟超新星有關、距離極近（紅移為0.168）的伽瑪射線暴。這些觀測證明，伽瑪射線暴大多發生在銀河系外，但也有少數發生在銀河系內。