The Extreme Universe with Tim Paglione
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伽马射线能告诉我们关于超新星和星系形成的什么信息？尼尔·德格拉斯·泰森和联合主持人查克·奈斯与天体物理学家蒂姆·帕格利奥内坐在一起，探索高能宇宙现象、伽马射线以及产生它们的极端事件。注意：StarTalk+赞助人可以在这里收听完整剧集，无广告：https://startalkmedia.com/show/the-extreme-universe-with-tim-paglione/感谢本周给予我们支持的赞助人亚历山大·斯托茨、克里斯·亨德森、米歇尔·梅奥、何塞·洛特津、丽贝卡·诺兰德、科学熊猫、桑德尔·伯格海姆、奥布里·洛夫图斯、约翰·莱昂、雅克林·布特科维奇、杰西·麦金太尔、凯利·谢菲尔德、Kaseim カセイム、布拉德利·韦斯特布鲁克、克里斯·拉塞特、Aquahood、BA_MPH_JD_PhD-aspirant、Ravenwingfeather、凯蒂·斯特格尔、诺玛·巴赞、米奇·布鲁姆菲尔德、拉马尔·吉布森、邦邦、安德鲁·海耶斯、比利·麦迪逊、布鲁斯·穆勒、帕克·马丁代尔、詹姆斯·波普、卡丽·威廉姆斯、罗伯特·莱斯特、迈克·邦迪和我的巴哥犬是一只虫子。 订阅Apple Podcasts上的SiriusXM Podcasts+，即可收听无广告的新剧集，并提前一周收听。</context> <raw_text>0 您知道丰田有一款全电动SUV吗？它被称为BZ4X，这是一个值得分享的秘密。跳过加油站，感受来自您信赖的品牌的电动驾驶的刺激。BZ4X配备智能技术，让您保持连接，其现代化设计可帮助您以正确的方式脱颖而出。它结合了丰田全电动动力总成的兴奋感以及您所期望的可靠性。它结合了丰田全电动动力总成的兴奋感以及您所期望的可靠性。

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另一个快速的。但有趣的是，它们的寿命如此之短，不应该存在。欢迎来到StarTalk。您在宇宙中的位置，科学和流行文化在这里碰撞。StarTalk现在开始。

这里是StarTalk。尼尔·德格拉斯·泰森，您的私人天体物理学家。我们为您准备了一系列宇宙问题。这意味着查克·奈斯也在场。没错。你好吗，尼尔？很好。感觉不错。很好。你知道，我又一次在挖掘我的同事。听起来是非法的。蒂姆·帕格利奥内。蒂姆，你好吗，伙计？很好。欢迎来到StarTalk，这是你第一次来。谢谢，是的。我们认识多久了？

大概20年了。伙计。欢迎来到节目。谢谢。我很兴奋。你也是天体物理学家。你是纽约市立大学的教授。不错。在研究生院。优秀。在约克学院，这是市立大学系统的一个校区。我们今天有Astrocom在这里。

Astrocom是啥缩写？全名是Astrocom NYC，Astrocom中的com代表社区。所以这一切都是关于建立社区的。好的，你会指导社区内的学生。是的，已经有74个学生了。74个学生？是的，我们已经做了十几年了。是的，因为如果你只是……仅仅成为一名科学家是不够的。

你知道，住在岛上。对。你必须在某个时候传递火炬。展示火炬。是的。那是一个好岛屿。是的。科学家们实际上正在培养其他科学家的地方。对，对。他们不会把你从岛上投票出去。是的，他们不会把你从岛上投票出去。他们会把你带到岛上。是的。除非你说你相信占星术。然后他们会说，你必须出去。不，一位优秀的教育家会向他们展示为什么这是错误的。但说实话。让我们在这里说实话。然后你把他们投票出去。对。

所以我们邀请你来的原因之一是，你做了很多思考、观察和……

关于宇宙中极端天体的出版物，人们喜欢一些极端的东西。每个人都喜欢极端。我们喜欢它。所以你要么做大，要么回家。是的。是的，超级有趣。那就是……是的，所以当我们沿着电磁波谱上升能量，我们从红橙黄绿蓝紫……嗯哼。我让你跳过了靛蓝，因为它不属于那里。那是艾萨克·牛顿

被神秘地迷恋上了破碎的贝尔·比夫·德沃紫罗兰，然后是紫外线……嗯哼，不会让你得皮肤癌，

然后是X射线，会让你得骨癌。骨癌，是的。现在是伽马射线。它们会把你变成绿巨人。它们直接穿透你。所以告诉我宇宙中是什么产生了伽马射线。因为我们知道恒星会产生普通的光，我们也知道黑洞及其附近的区域，它们可以加热气体，并辐射紫外线和X射线。但是伽马射线似乎只是来自它们自己的地方。

是的，这是能量最高的光，所以你需要一个非常高能的过程。所以你必须炸毁某些东西，或者让巨大的冲击波穿过某个区域，才能将粒子加速到接近光速。冲击波在天体物理学中具有非常具体的含义，所以告诉我们这方面的信息。否则，冲击波，冲击波到底是什么意思？哦，天哪。哦，天哪。

这不是我们的意思。你看到那个黑洞做了什么吗？你被冲击波震惊了。所以，简单地说，在某个区域，存在一个声速。如果你超过了这个速度，那就是冲击波。你制造了一个冲击波。你制造了一个冲击波。只要超过它就行了。所以你需要一个能够超越……

某些东西，速度与该介质中的声速一样快。没错。所以就像爆炸一样，如果一颗恒星作为超新星爆炸，它会向星际介质发送冲击波，这会将所有气体聚集到高密度……它会聚集所有磁场。所以让我问你这个问题。是的，当你看到……他正在解释某些东西吗？不，好的，所以在介质本身，好吧……

空气是我们现在正在使用的声波冲击波传播的介质，对吧？地球上的声音。地球上的声音。所以在太空中，如果它是真空的，冲击波到底是在什么上传播？好问题。是的。那里总有一些东西在发生。哦。是的。所以任何时候存在任何类型的间断性，

我们也会将其描述为冲击波。而我最感兴趣的会产生伽马射线的东西，这些叫做宇宙射线的高能粒子，它们是由这些聚集在一起、受到冲击的磁场加速的。好的，就是这样。受到冲击，这是一个说法。这是一个虚构的短语。受到冲击。就像你被震惊了一样，我被震惊了。我被震惊了，宝贝。没错。我现在告诉你。好的，所以在那一句话中你提到了……

伽马射线和宇宙射线以及冲击波。是的。对。所有这些。而这种高能现象就是你从这里来的原因。那么，你创造高能现象的最佳方法是什么？我知道我们可以在加速器中做到这一点。是的。那么我们在加速器中的理解对你的工作有帮助吗？实际上，确实如此。一旦我们有了大型强子对撞机……

在瑞士，欧洲核子研究中心。所以根据他们在那里进行的无数次碰撞的速率，我们基本上能够计算出在那些高能量下质子的相互作用速率，这实际上使我对星际介质中那些质子-质子碰撞的模型更准确了一些，这很好。但我们的工作能量要高得多。

比我们……宇宙……宇宙……那是超级巨型皇家我们……是的，如果曾经有过的话，那就是皇家我们……没错，所以……所以你正在将质子加速到比地球上任何最强大的加速器都要高的能量……是的，没错。好的，现在它们在快速移动，

单个质子可以产生冲击波吗？不，对吧？那里发生了什么？不。你需要一波。我的意思是，一堆。是的，你需要一堆。但只要它们找到另一个质子，就像一个环境质子，它只是一个氢原子。环境质子。对。是的，这些是昏昏欲睡的。那些是昏昏欲睡的。

那些没有注意到的。环境的。环境的。好的，安静。所以如果那里只是一个星际云，它只是氢气在做自己的事情。它在闲逛。被这些高能质子中的一个击中。这会产生许多其他粒子。这是一个核反应。就像你在粒子加速器中得到的那样，所有这些东西都出来了，这些π介子出来了。有些是带正电的，有些是带负电的。所以他们称所有这些为子产物。

当然。但我很好奇为什么不是太阳产物。女儿很少会让人失望。儿子经常会。我想知道是不是居里夫人这么做的。哦，这说得通。好问题。有趣。如果真是这样就好了。会的。它可以追溯到那个时间点，对吧？哦，当然。因为那是我们看到副产品的时候。第一个看到X射线的人，是的。这就是阿尔法、贝塔和伽马射线首次被命名的地点。是的。当我们不知道它们是什么的时候，这只是希腊字母表的前三个字母。说得通。

说得通。是的。所以它们只是某种能量从你的实验中移动到其他地方的来源。所以阿尔法射线变成了什么？我们发现它们是什么？它们是氦核。是的，这有点奇怪，但是好吧。氦原子的原子核，阿尔法射线，好的？我们只是称它们为射线，因为我们不知道，因为我们无法区分波的能量和粒子的能量。哇。那些白痴。是的。好的，阿尔法。贝塔。贝塔。

结果是电子。只是电子。我们从氦核到电子。看，这不对。太疯狂了。但它们有一个非常有趣的结果，因为它们会产生大量不同能量的电子，贝塔射线会出来。这导致恩里科·费米说，一定有其他东西携带这种额外的能量。结果是一个非常小的无质量粒子，没有电荷。

那就是中微子。中微子。它很小。对。它很小。eno让它变小。而neutro是中性的。对。所以能量预算没有解决。没错。总有一些剩余。所以那是残留物吗？中微子本身？

是的。是的，这是一个非常棒的预测。太棒了。对。如果你说我们缺少能量，因此存在一个我们没有检测到的、不带电荷的粒子带走了它。那是……那就像编造东西一样。完全是。只是为了填补空白。是的。结果完全如此。哦，是的，当然。太疯狂了。嗯哼。哇，这太酷了，伙计。是的。好的，现在告诉我，质子撞击什么才能产生其他粒子的阵雨？另一个质子？另一个质子，是的。好的，所以它……

它打破了质子。我对核物理学的经典知识以内部的夸克结束。但我猜你可以将夸克配对起来，制造出不是质子但比质子轻的粒子？是的，是的。所以，好吧，将它们配对，是的。我想。我不知道。是的。所以，我的意思是，从这个反应中，从质子-质子相互作用中，你最终会得到μ子。

你会得到一些π介子。π介子是我最感兴趣的。有正的、负的和中性的。那些不带电的中性π介子会立即衰变成两个伽马射线，这通常是我们看到的。所以那里有一个你需要熟练掌握的完整图表。否则，你不知道到底发生了什么。是的，有点。

好的，提醒我们一下μ子，因为我对它们的存在感到着迷。是的，因为它们的寿命很短。所以这是这些有趣的事情之一……你能量化一下“寿命短”吗？

我能量化吗？我的意思是，寿命短，几秒钟，几微秒。更小，快得多。甚至比那更短。是的。事实上，μ子从太空到达地球表面所需的时间，从它们在大气层中由这些宇宙射线撞击大气层而产生的位置，它们不应该活到到达地面。以接近光速的速度移动，它们不应该做到这一点，但它们做到了。

在它们要说“是的，好的”之前，它们应该已经衰变了。但诀窍是它们移动得如此之快，以至于它们的时间与我们的时间不同。哦，太神奇了！这不是一些东西吗？所以你在宇宙中奇异的地方有μ子，但我听说我们也在地球上探测到μ子。哦，是的。那里发生了什么？所以你会得到这些高能宇宙射线中的一个会进入并撞击我们大气层中的某些东西。所以现象是一样的。完全一样。对。但这发生在我们身上。地球的大气层是一个明亮的、明亮的伽马射线背景。

所以那个粒子阵雨，这些广泛的空气阵雨。因为它打破了质子。它们会飞进来，那些μ子会流到地面。一千个刚刚穿过你的身体。哇。又一千个。哦，哇。

另一辆快车。但有趣的是，它们的寿命如此之短，不应该存在。从大气层顶部到这里的旅程，它们应该在那之前就衰变了。它们应该在撞击地球之前就衰变了。那么为什么它们做到了呢？好吧，因为它们移动得如此之快，以至于它们的时间与我们的时间不同。太神奇了。所以它们实际上不知道更好。

爱因斯坦是对的。所以这是相对论性时间膨胀。地球上的时间膨胀。你们必须热爱科学，人们。你们必须热爱它。是的，这没法反驳。他偶尔会气急败坏。你必须从那恢复过来。太棒了。而μ子，它们的行为像电子，对吧？是的。是的，除了它们也可能是正的。好吧，它们是不同的。是的。

谢谢你，帕格利奥内教授。它们从根本上是不同的。我的意思是，它们有质量。它们不是像电子那样的基本粒子，诸如此类。但它们类似于电子，为什么？是的，好吧，有带负电荷的μ子。电子带负电荷。但是如果你让μ子单独存在，它会衰变，你可以从中得到一个电子。所以从某种意义上说，你可以认为电子隐藏在μ子内部。好的。

这很奇怪。是的。好的。好的。所以这些高能现象，我认为因为我们是同事，而且我……

我知道的最有能量的东西是超新星，然后是超新星。好的，那些是什么东西超新星？那只是一个巨大的爆炸。我真的不知道……我的意思是，有一些超新星的能量非常高。很难解释。这是非常棒的超新星。是的，超新星和超新星之间是否存在可量化的数量级……

我们可以作为一个普通人理解的。你不是普通人。让我们把话说清楚。就像，是的。你知道我的意思吗？我们有一个词的等级制度。它们如何与能量的等级制度相对应？这就是你想说的吗？是的，这就是我想说的。你会如何解释，比如，好的，所以新星就像十枚核弹或五枚氢弹或其他什么。只是为了我们能够……

我希望我有那个数字，但我认为比我能说的那个数字要多。比我们能想象的还要多。比你能想象的还要多炸弹。这太棒了。

我的意思是，我们所说的2型超新星爆炸会产生10^53尔格的能量。所以这是一颗巨大的恒星，它会爆炸并最终成为一个黑洞。对。这比新星多10^20倍，只是一点点。10^20倍。是的。是的，能量差异巨大。事实上，在这次爆炸中，如果我错了请纠正我，它正在发射更多的能量。

比它爆炸的星系中所有恒星的能量还要多。是的，就是这样。我认为这是对的。如果太阳每秒是10^33尔格，而总共是10^53尔格，那么就是10^20，

我听到的是，如果你把太阳在其整个生命周期中将要发射的所有能量加起来，那就像超新星。那是超新星。明白了。对。这几乎是思考同一个问题相同的方式。所以一下子，你看到的是100亿年、150亿年的辐射，一下子。所以它们在整个宇宙中都是可见的。

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我是来自孟加拉国的凯斯，我在Patreon上支持StarTalk。这里是尼尔·德格拉斯·泰森主持的StarTalk。你的目标有多远？它们都在我们自己的星系中吗？我最近研究的所有东西都在我们自己的星系中，但我还研究了其他星系，但主要是附近的星系。但现在我刚开始研究星系团，但仍然是附近的星系团。但它们现在离得很远了。让我们花点时间。

在我们2024年录制这期节目的时候。是的。100年前。是的。哈勃，这个人，而不是望远镜，发现我们不是宇宙中唯一的星系。哇。是的。结束了大辩论？不，他没有参与辩论。不，他没有。

不，他结束了它。结束了它。他结束了大辩论。好的，大辩论是，螺旋星云只是我们自己星系中的局部现象吗？对。还是它们是像我们一样的其他星系？岛屿宇宙。现在我们知道那里有数万亿个这样的星系。是的，是的。太神奇了。它们失控了。看看那个。

所以你刚才提到了恩里科·费米……中微子。他是中微子的命名者吗？我相信是的。他一定是意大利人。中微子。这正是他说的方式。我相信我有一个发现。它有一个中微子。那是查克说意大利语。就是这样。顺便说一句，这是每个不是意大利人的美国人说意大利语的方式。如果它们是女孩中微子，它们将是Neutrinas。哦。

- 哦。- 对吧？- 这很酷。- 是的。- 现在我感兴趣了。- 所以我们倾向于以科学家的名字或与我们领域相关的其他人的名字来命名望远镜。我最近读到关于费米望远镜的文章，我对它一无所知。你能让我了解一下吗？- 是的，所以它是伽马射线。它是费米伽马射线空间望远镜。- 哇。- 空间望远镜？- 是的。你必须在太空中，因为伽马射线会与地球的大气层相互作用。

并给你μ子。是的，是的，π介子和整个范围。是的，好东西。所以它在太空中。这是第一个伽马射线望远镜，空间望远镜吗？不是。它的前身是康普顿伽马射线天文台。我知道。它有公共汽车那么大。它非常大。因为它是一辆可以装进航天飞机的公共汽车。是的，就是这样。所以它不仅仅是装进去。它是设计成刚好装进去的。

哦，当然。那是你的尺寸，让它刚好装进去。是的，那是你的全部有效载荷。就在那里。当时，它可能仍然保持着记录，它是航天飞机发射过的最重的东西。真的吗？哇。好的。

但是你需要一个像这样的重型探测器来阻止伽马射线，你知道，来探测它们。从本质上讲，费米伽马射线空间望远镜是一个粒子探测器。好的。但它也可以知道它来自哪个方向，对吧？没错。是的。所以它检测到光子何时进入，并且一次是一个光子。伽马射线光子。对。所以当光子进入时，它尽可能地知道它来自哪里。你一次计数一个光子？一次一个。这太疯狂了。它们很少见。

这是能量最高的东西。你需要一些特殊的东西来创造它。所以，是的，它们非常罕见。伙计，它们只是……分发它们。给你一个。给你一个，给你一个。我们有一个光子，伙计们。伙计们？他们在看着这边。让我给那些外星人扔一个。我们在那边又得到一个。

这太疯狂了，伙计。我的意思是，当你与太阳天文学家交谈时，你甚至无法进行对话。是的。因为他们有，比如，无数的光子来自太阳。即使是我们，只是来自任何东西，来自一颗恒星，你都会得到无数的光子，你知道吗？所以这些，它们是珍贵的，一次一个光子。好的。那么它会做什么康普顿天文台……

做不到的。费米在这方面的定位上有了很大的改进，比如弄清楚方向是什么。所以它可以更准确地确定伽马射线的方向。这非常重要。因为我认为有几代探测器只是检测到某些东西。对。而且不知道它来自哪里。它只是检测到它。对。而且康普顿的情况更糟，因为你真的想说，哦，我们从这个疯狂的来源检测到一个伽马射线。

但你无法准确地确定，它真的是来自那个疯狂的来源还是不是？你的不确定性圆很大。没错。是的，好的。所以现在你做得更好一些了。哦，好多了。是的，是的，是的。到……你知道，几分之一度。听起来仍然很粗糙。所以作为观察者，空间望远镜对你来说价值很高。

位于大气层之上。哦，是的。每年或其他什么时间检测到你的一个粒子。你的一个光子。幸运的是，不止于此。好的，我很高兴听到。你一生中接触过多少个伽马射线光子？哦，那已经很多了。很多？好的。就像我之前说的，任何时候这些宇宙射线质子中的一个撞击星系中的环境质子，星系充满了这些气体云，它们就会发光。哦，上帝。好的。

是的，所以实际上它是一个强大的背景。它是一个强大的背景。好的。好的。所以你使用费米望远镜。以什么方式？我最近一直在研究，很奇怪的是，那些你无法探测到的东西。所以所有这些不同的伽马射线……你用伽马射线探测它吗？你认为你无法用普通的望远镜探测到它吗？不，不。有一些明亮的伽马射线源，比如脉冲星和恒星形成星系等等。但是，你知道，如果你看看所有存在的脉冲星，

那里。大约有5000个是在无线电波段探测到的。其中许多也被探测到是伽马射线源，但只有大约200个。那么其他大约4000个在做什么？我们怀疑它们也应该是良好的伽马射线源。所以我们正在查看所有伽马射线。只是一个较弱的来源。是的，是的。所以我们正在查看所有未被探测到的脉冲星和伽马射线，并将该信号堆叠在一起，看看作为总体，它们实际上是否是伽马射线源。

并试图弄清楚它们的特性是什么。所以当你堆叠时，你正在提高数据的信噪比。是的，没错。它是信号与噪声的比较。我们试图减少背景噪声。所以每次你堆叠时，噪声都会慢慢地抵消自身，因为它不是可加的。

对吧？上升和下降会抵消。理想情况下。如果你有一个信号，无论多么低，如果它真的存在，那么每次你都会提升它。它被放大了。它被放大了。每次你都会抑制噪声。对。在实际操作中，使用像这样的粒子探测器，背景总是会累加起来。会的！哦，伙计！但是你确实会从你的源总体中得到一个持续的额外信号。所以我们把它们都堆叠起来。你必须战胜它。是的，我们把它们都堆叠起来。

好的。堆叠背景，将其与我们的目标进行比较，然后我们得到高于背景的信号。好的。所以在从堆叠数据中出现的这些目录中，物体或现象的清单中，它是否除了

脉冲星或超新星之外的东西？你是否发现了新的物体种类？也许是因为脉冲星的伽马射线光度非常低。有些人说它们不应该这样做。

而我们正在发现我们正在看到它们，这些低自旋减速，它们被称为低自旋减速脉冲星，实际上是伽马射线发射的潜在来源。所以我们对脉冲星的伽马射线产生知之甚少。它出现在它们磁层的一个古怪区域。所以当有人说，为了那些可能不知道的人，

因为我知道。对于其他人。是的，对于其他人。什么是脉冲星，为什么在谈论自旋时它如此重要？是的，脉冲星是我们能够测量的宇宙中最密集的物体。

它就像所有最高级的形容词一样，对吧？它是密度最大的。我们说的是质量是太阳的两倍，但大小却像皇后区。好的。所以超级紧凑。太疯狂了。不能再紧凑了，否则就会变成黑洞。皇后区，纽约市的一个行政区，面向国际。这是一个你可以实际观察到的黑洞，或者是在你可以实际观察到的黑洞之前。没错。是的，非常密集。正因为如此，它具有难以置信的高表面重力。

对吧？所以就像比现在让我们坐在座位上的表面重力高出 100 万亿倍。

- 呃。- 如果你在这里重一磅，那么在中子星表面你会重 100 万亿磅。- 你会像薄饼一样扁平。- 没错，你会像油渍一样。- 油渍，仅此而已。甚至不是薄饼。- 只是一个斑点。- 甚至不是玉米饼。- 一个小斑点。- 但它们会脉冲，对吧？这种脉冲是因为它们旋转得非常非常快。也是一些旋转速度最快的东西。它们的旋转速度比搅拌机还快。- 好的。

是太阳质量的两倍，皇后区那么大，旋转速度比搅拌机还快。- 皇后区那么大，旋转速度比搅拌机还快。- 是的。- 哇。- 是的，非常疯狂。- 旋转得如此之快，它们几乎会飞散成碎片。我的意思是，它就是这么快。由于这种高速旋转和高压缩，它们具有强大的磁场，比你冰箱上的磁铁高出万亿倍。

这会产生强烈的电场，这些电场会加速粒子，就像粒子加速器中的粒子一样。那是你的粒子加速器。宇宙有一个粒子加速器。看看这个。即使表面重力如此之高，任何靠近表面的粒子，这些只是电子之类的东西，它们将不会落到表面，尽管重力很大，但由于强烈的电磁场，它们会以接近光速的速度被射出。看看这个。

所以这意味着我们理解伽马射线暴。这就是你所说的吗？这有点牵强。好的，好的。是的。好吧。所以伽马射线暴是不同的东西。

所以在像超新星这样的恒星爆炸期间。当那颗恒星的核心坍缩时，会发生一些事情。每当一位科学家说发生了某些事情时？是的。我们张大了嘴巴。那里有一个巨大的无知之谷。某个事物内部有一个完整的宇宙。一个完整的宇宙，对吧。好吧，人们正在对其建模，并且做得越来越好。我们小组里有一名学生，一名硕士生，他一直在研究这些伽马射线暴爆炸。硕士学位。是的。不仅仅是硕士。

宇宙的。或者大师班。不过，如果你是一位天体物理学家，那也会很酷。硕士研究生，是的。那应该是他们作为天体物理学家应该授予你的学位。你现在是宇宙的主宰了。这一点，我很赞成。那太棒了。当然。好吧，让我们看看我们的宇宙疑问，看看收到了什么。查克，你都收到了吗？我就在这里。你都收到了。放马过来吧。是的。

好吧，让我们从佐治亚州亚特兰大的海伍德开始。我认为海伍德以前问过。海伍德。他说，你好，尼尔、蒂姆、查克。只是想知道，伽马射线暴是否会

缓慢开始并随着时间的推移而增强，还是瞬间发生？通过这一点，我认为他的意思是并非实际的爆炸，而是之前的准备阶段，因为没有缓慢移动的爆发这种说法。对。你不会在那个时候称之为爆发。你不会在那个时候称之为爆发。所以在实际爆炸之前，

你知道，我们刚才谈到的物质的喷射。那个过程是什么？我们对那个过程有什么了解吗？是的，它可能是大质量恒星坍缩成黑洞的过程。但它并非像你想象的那样是球形爆炸，而是你会得到喷流，几股爆炸性物质，基本上是从恒星中喷射出来的。它们往往是，这些喷流往往指向我们。

这会在它从恒星中爆发出来后产生大量的高能发射。但这只是几秒钟。是几秒钟。上升速度非常快，然后会稍微减弱。但这仍然是几秒钟，也许是几十秒。这些被称为长伽马射线暴。还有一些更短的，速度快得多。几十秒，那是最长的。等等，等等。那么你怎么知道它这么短？有人目睹过吗？

是的。是的，我们看到了它们爆炸的光变曲线，然后是快速的衰减。所以有人在它爆炸之前观察到它，然后他们在它在几十秒内爆炸时看到它。即使天空浩瀚无垠，我们世界上也没有足够的天文学家来随时观察每一颗恒星，但你让一些人在正确的时间观察了正确的恒星。好吧，不仅仅是人。费米伽马射线空间望远镜有一个仪器，可以一直观察整个天空。哦，就是这样。好的，所以它不是指向性观测。这是一个广泛的……

它是调查的一部分。调查，好的。没错。好吧，给我更多信息，查克。让我们继续前进。让我们来看看沃玛。那是什么？沃玛。沃玛。

他说，你好，泰森博士、帕格里奥内教授和奈斯勋爵。来自爱尔兰科克的安德鲁。然后他说，我想是用盖尔语说的，一千个欢迎，十万个欢迎。我不会尝试发音了。对不起，朋友。他说，我今天要问你的问题是，你能解释一下星系中最大的分子云的特性是如何存在的吗？

影响恒星形成率以及星系的整体动力学。嗯。

好的，这是一个很好的问题。这是一个非常好的问题。是的，在我开始研究伽马射线之前，我研究的是这些巨型分子云中的恒星形成。你的博士学位是关于这个的吗？是的。哦，酷。是的，事实上，我的博士论文中没有一个字是关于伽马射线的，但我作为研究生写的一篇论文是我被引用次数最多的论文之一。不错。这有点好笑。现在我做的都是伽马射线。是的。

我一直在等待费米发射。是的，恒星形成发生在这些巨型分子云中。所以这就是所有行动发生的地方。所以是的，分子云的特性绝对决定了这一切是如何发生的。哇。这些其他现象，比如，我不知道……

黑洞或这些脉冲星喷射以及所有这些被激发然后喷射到宇宙中的粒子，它们是否会扰乱这些其他粒子

你知道，像云层之类的东西，导致我们可以观察到的东西？你知道，当你谈论黑洞等等时，我脑子里在转。我想，不，不，不，不。但是我们一直在谈论的宇宙射线，它们可以穿透分子云。

比其他任何东西都多，并提供热源。我们注意到分子云比人们预测的要热一些。它们应该非常冷。它们正在吸收它们的……所以似乎总有一个额外的电离源、热源，而宇宙射线就是那个来源。好的。

而这正是让我继续从事宇宙射线天体物理学研究的原因之一，那就是看看宇宙射线对星系演化和分子云演化、恒星形成的贡献。所以分子云可以很大。这意味着它们有很大的引力。这足以影响其他云层，还是它们只是在做自己的事情？有趣。

我的意思是，它们可以合并并做其他事情，但它们往往非常容易受到星系整体动力学的影响。所以它们会遵循星系的引力势。好吧。这是伊利亚。伊利亚说，你好，泰森博士、佩利奥内教授和任何可能在那里的人。谢谢。你的头衔是勋爵。这是真的。是的。

这是一个来自俄勒冈州波特兰市美丽城市的问题。根据有限的知识，伽马射线是我们遇到的宇宙中能量最高的伽马射线，但我们也在地球上的粒子加速器中产生了能量高得多的光子。你研究中使用的设备是否有能力检测和区分此类粒子？

但事实是，我们真的有吗？不，你无法与宇宙竞争，伙计。不，对，不，它们完全胜过我们。所以宇宙在某种意义上是它们。我只是——当然。你如何将宇宙拟人化。大型强子对撞机能够将质子撞击到，我认为大约是 14 万亿电子伏特，这只是一大堆电子伏特。能量非常高。嗯哼。

但我们在那里的来源工作效率高出 1000 倍。高出 1000 倍。是的，我们正在获得宇宙射线，并且我们正在从我们真正不理解它们如何如此高能的来源看到伽马射线。这不是我们最好的证据，证明大型强子对撞机在启动开关时不会产生许多会吞噬地球的黑洞吗？哦，这是一个有趣的问题。是的，因为……

对撞机的能量虽然很高，但与我们实际大气中发生的实际碰撞相比相形见绌。所以你不必担心这会把我们变成黑洞，因为你总是有更高能量的反应发生在我们头顶上方。一直都在。这说得通。我认为最高能量光子的记录是 20 TeV，它是在地球上探测到的。现在可能更高了，但这需要一个

一个过程或一个能量更高的粒子。所以它们就在那里。它们就在那里，我们无法触及。无法触及。无法触及。

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所以这是凯拉·巴杜。她说，来自路易斯安那州拉斐特的问候。凯拉在这里，对伽马射线望远镜很好奇。它们到底是如何工作的？它们被用来调查吗？为什么我们从未听说过它们？我知道。为什么？因为你不会制作漂亮的图片。我不知道。一定是这样。人们喜欢图片。是的，这是真的。你说，我今天有三个光子。这不会成为头条新闻。哦，好的。

是的，图片有点模糊。我承认这一点。但是，你知道，我们通常……蒂姆，这就是为什么有 Photoshop。是的。或者艺术印象。你知道，它是一个粒子探测器。所以粒子进来了。它穿过这些钨层，基本上是这样。它会产生一对粒子-反粒子。而那

对穿过跟踪器，所谓的跟踪器，这让我们知道它来自哪里。然后它落在硅量热器中，这只是一个能量测量器。这就是它的工作方式。好吧。太酷了，伙计。告诉我们关于量热器的更多信息。所以粒子最终会落入这个量热器中，这只是测量总能量。好的。明白了。就像一个集合。是的。

是的。所以，就像我说的，我们得到三样东西。它的词根是卡路里。是的。卡路里是能量。量热器。所以是热量。或者能量。能量。对。是的，没错。热量可以表现为热量。它可以表现为热量，但它是能量。优秀。从技术上讲，热量是交换的能量。明白了。是的。酷。好吧。你们看到了这些科学家有多么具体，人们？你们看到了这是多么令人头疼的事情吗？什么？

但这促进了有效的沟通。我对此表示赞同。这就是全部内容。对。好吧，开始了。这是克里斯托弗·斯托，他说，你好，我是宾夕法尼亚州的克里斯。我的问题是关于这些巨大云层中发生的化学反应。星云中是否发生了复杂的化学反应，或者物质是否过于分散而无法发生这种情况？嗯哼。

这家伙知道自己在说什么。是的，这非常有见地。这家伙知道自己在说什么。它是分散的，极其分散的。在一个密集的分子云中，你可能在一个立方厘米内有 1000 个粒子，所以大小像一个骰子。所以这不多。所以它们不会经常相互作用。骰子，你是说骰子吗？一个骰子。一个骰子。所以是的，化学反应在那里，但它很慢。

气相化学反应非常缓慢。缓慢是因为相互作用的频率非常低。实验不是……

在合理的时间尺度上发生。是的，如果你不相遇，你就无法用两个原子制造化合物，你知道，所以它只是，是的，它只是很慢。它会发生。你可以得到复杂的分子，但它很慢。分子云的寿命并不长。哦。是的，数百万年，它们有点短暂，所以。明白了。不，对不起，那是一个天文时间尺度。那很快。对，好的，就是这样。但寿命不长，那么它们会发生什么？

好吧，它们可能会坍缩形成恒星，或者它们可能会消散或被破坏。它们都非常动荡，所以它们可能会飞散成碎片。好的。是的。好的。好吧。这是萨贾·明基宁。萨贾·明基宁，她说，你好。我猜不是那样。什么？

我的意思是，怎么样？我只是在猜测。萨亚·明卡宁。好的，怎么样？你好，来自芬兰遥远的雪地。我的名字是萨亚·明卡宁。发音为萨亚。哦，猜猜谁猜对了？哦。一次。第一次错了，直到你说也许不是。

姓氏，对不起，我帮不了你，查克。你这个混蛋。好吧，给你，萨亚。这是我的问题。如果星系中有一些区域恒星的诞生和死亡速度非常快，那么这些恒星爆发在某种程度上能否被认为是星系本身的重要功能？换句话说，它们是否充当星系的呼吸或脉搏，塑造着它们的生命周期和演化？

哇，你听起来像是在和尼尔一起工作了一段时间。是的，这是一个很好的问题。这正是我开始参与星系团项目的原因。星系的脉搏。是的。因为星系是由落入的气体等等形成的。但也有这个反馈过程。

因为你会得到超新星爆炸等等，或者恒星风，当这一切都集中在一个爆发中发生时，你会得到这些巨大的超级气泡或星系尺度的风，它们从星系中喷射出来，然后后退到它们的附近，甚至关闭恒星形成。所以这一切都受到这些反馈机制的调节。

太疯狂了。它们还会产生宇宙射线，这些宇宙射线也可以带走大量能量。这是我一直在研究的另一件事。

非常，非常酷。萨亚，问题很棒。干得好。我会原谅你取笑我的。好吧。这是迈克尔·肯普，他说，问候泰森博士、奈斯勋爵、帕格里奥内博士。帕格里奥内。帕格里奥内。对不起。与电话押韵。我告诉我的学生。帕格里奥内。来自尤金西南部潮湿的俄勒冈州海岸山脉的迈克尔·肯普。詹姆斯·韦伯太空望远镜已经拍摄了早期宇宙中大量的超新星图像。是

这些早期超新星与我们宇宙中今天发生的超新星不同吗？非常感谢。是什么导致它们发生变化？好吧，这是一个很好的问题。这实际上是一个大问题。我们假设它们与我们熟知并喜爱的超新星相同，那些我们非常熟悉的、附近的超新星。我们有点希望它们可能相同，这样我们就能理解它们是什么样的。对。

现在，他指的是，詹姆斯·韦伯太空望远镜已经发现了数十个新的瞬变现象。请解释瞬变现象。是的。只是闪烁然后消失的东西。哦，别这样。是的。不会重复。瞬变，就像爆炸一样。太疯狂了。嗯哼。好的。

但这太疯狂了。所以我们假设它们是超新星，但我们实际上仍然，我认为他们仍在研究它们到底是什么。这些都是非常新的东西。我的意思是，这家伙很了解。是的，他很了解这些东西。干得好，迈克尔·肯普。

看看这个。你给这位医生留下了深刻的印象。好吧，这是加文·班伯，他说，来自北温哥华的问候。请来拜访我们。好的，感谢您的邀请。绝对的。我期待着我的机票。我们的太阳是形成于大质量恒星碎片的恒星吗？如果是或不是，形成一颗新恒星需要多少颗垂死的恒星？

有趣。所以，是的，我们绝对是第二代我们。太阳绝对是第二代恒星，我们称之为第一代恒星，即使它是第二代。第二代先出现。我不知道。天文学家。第二代先出现。第一代后出现。是的。好的。接受吧。

这很奇怪。现在还有第三代，它们是第一批恒星。这太荒谬了。无论如何，好吧，太阳绝对是一颗第一代恒星，所以它含有较重的元素，比如镁等等。这些东西来自爆炸的恒星和其他演化的恒星。所以，是的，当然，我们来自许多不同恒星的碎片。所以所有这些……

你知道，当一颗恒星爆炸或在它成为巨星时抛出它的外层时等等。你知道，所有这些最终都会回到星际介质中，最终形成另一个巨型分子云，然后形成下一代恒星。落入并形成一颗恒星。这太疯狂了。下一代。下一代。X 世代。下一代。

让我们开始命名它们。第一代和第二代，这并不朗朗上口。是的，它真的不朗朗上口。好吧。这是艾丽莎·费尔德豪斯。艾丽莎·费尔德豪斯，她说，来自火箭城亨茨维尔的艾丽莎。帕维隆博士，我们能否将年轻星系中的特征直接追溯到这些早期的恒星爆发星系？它们能否被认为是祖先？

我们今天观察到的星系的祖先。为什么，请问，我最喜欢的糖果以它们的名字命名？感谢你让我保持清醒。星爆。星爆。就在那里。你的桌子上有一些。哦，非常好。看看这个。我的意思是，简而言之，她问题的答案是肯定的。当你身处真正的天体物理学家的办公室时，你会知道这一点。当你看到一些星爆糖果放在周围时。

无论如何，是的。你想要一个吗？给你。我认为这是一个很酷的名字。我不是这些家伙的营销公司，但是是的。是的，直接就用了。在天文学中，尼尔很久以前就写过这篇文章。我们使用简单的命名方式。喜欢它。我们对名字并不讲究。如果星系中有一次恒星形成爆发，我们称之为恒星爆发星系。明白了。

直奔主题。但是是的，我的意思是，最早的星系正在形成许多恒星。它们显然更小，而且非常混乱。是的，我们试图建立这些联系。但宇宙早期恒星的形成速度远高于今天。所以，你知道，事情是，我们绝对有兴趣尝试将所有这些联系在一起。酷。查克，还有一个问题。好吧，让我们来看看我们的朋友亚历杭德罗·雷诺索。嗯哼。

他来自新泽西州哈肯萨克。哦，好的。他不是大国王。来自墨西哥蒙特雷的亚历杭德罗·雷诺索。你好。或者我应该说 hola？那里有。不。他说这个。我的问题是，大质量恒星，它们的行为与我们的太阳有何不同？唯一的区别在于它们的死亡方式吗？

不，还在于它们的诞生方式和生存方式。所以一切都是。哦，我的上帝。是的，大质量恒星的一切都很快。所以让我们谈谈它们的诞生方式，因为这非常有趣。好吧，这与太阳或低质量恒星的诞生方式相同。这是一个分子云的坍缩。对。但由于质量的原因，大质量恒星只是更快地做到这一点。好的，因为所有的质量。是的，还有引力。所以这一切都发生得更快。好吧。所以我现在是这个巨大的东西。

我一直在燃烧，宝贝。我和我们拥有的那种恒星有什么不同？然后我和像褐矮星这样的东西有什么不同？像一颗无聊的褐矮星。是你刚才谈到的燃烧，宝贝。是燃烧。是的，都在燃烧。所以太阳的核心。但要明确一点。

我们不使用“燃烧”这个词的方式与化学家相同。是的。当然。当然你不会。化学家的燃烧是一种化学反应。对。通常涉及氧气。对。它是放热的，并且

并且释放。我们说燃烧。对。但我们不是指燃烧。你真正指的是什么？好吧，我们正在反应。我们的意思是热核聚变。哦，当然。所以这是口语化的说法。这只是口语化的说法。我们都有罪。明白了。这就是我把它放在那里的原因。所以你在这里。你正在进行热核聚变。是的。我们正在谈论氢燃烧。

对。那是氢燃烧。所以这就是太阳正在做的。那是太阳。是的，燃烧氢并产生氦。对。所以是氦，氦。那么大块头在做什么？所以它们有足够的质量来压缩核心到更高的温度，以便它们可以燃烧氦气变成碳。哦。或者，更好的是，燃烧碳变成氧气。哦。

或者更好的是下一个，下一个，下一个，直到你到达铁。所以它们只是在燃烧时制造所有这些元素。是的。哇，核合成。核合成，所以这不仅仅是它们爆炸之前的死亡过程的一部分。这是生命过程。是的，并且

有趣。而且，每一个过程都是一个非常高能的过程，所以它们燃烧得很快。所以即使，你知道，它们有更多的质量，所以你会认为，哦，油箱里燃料更多，你会持续更久。你会耗尽燃料。不，它们燃烧得非常非常快。哦，快得多。快得多，是的。它们超级明亮。我的意思是，它们的光度可能是太阳的数千倍。所以它们在闪耀，它们释放能量的速度快得多。现在，大小是否会弥补寿命，或者它们只是很快燃烧殆尽？

它们燃烧得更快。哦。它们可能只持续一千万年。哦！是的。而不是一万亿年。对！是的。是的。所以这就是为什么当恒星形成发生时，大规模恒星形成是瞬间的。如果你看到一颗巨大的恒星，就没有古老的巨大恒星。看看这个。根本没有。与其逐渐消失，不如燃烧殆尽。

那是从哪里来的？那是《Highlander》。不。是的。真的吗？那是《Highlander》。它有两句经典台词。不是“只能有一个”。那是最经典的一句台词。但电影中的反英雄，那是他的台词。“与其逐渐消失，不如燃烧殆尽”。我最喜欢的歌就有这句歌词。“与其逐渐消失，不如燃烧殆尽”。尼尔·杨小姐。哦，尼尔·杨。嘿，嘿。

我最喜欢的《Highlander》台词其实是，“疼吗？”他刺了他的脖子。

那是你最喜欢的。是的。因为它有点残酷，因为他知道自己不会死。只是刺了他的脖子。哦，好吧。“疼吗？”哇。所以巨大的恒星。它们活得快，死得早。绝对的。太棒了。是的。即使它们有更多的燃料。即使它们有更多的燃料。它们就像20世纪60年代和70年代的耗油陆地游艇。我喜欢想象更多。它们有更大的油箱，但它们走不了像小油箱那么远。它们油耗更好。没错。同样的分析。是的。

非常酷。让我看看我能否从宇宙的角度来反思我们与Tim的谈话。好的。我一直对科学，特别是天体物理学着迷的一点是，有一些你了解、热爱和看到的东西，你拥有望远镜和探测器，你假设那里有什么，你得到更好的数据，你就能弄清楚。然后你意识到你仍然只局限于

你工具的能力。你等待，实际上等待一个更大的望远镜出现，一个更好的望远镜出现，一个更强大的粒子加速器出现，它可以到达以前未知的宇宙区域。所以对我来说，这不仅仅是关于你对我们已经知道的东西有多聪明，

你需要在某些时候请来工程师来建造东西，以便能够看到你从未想过甚至可能存在的地方。这就是一个领域取得重大进步的地方。不仅来自聪明的人思考我们已经知道的事情。它来自能够带我们去我们从未去过的地方，甚至我们从未梦想过的地方的辉煌技术。这就是宇宙视角。

Tim，感谢你的到来。嘿，谢谢你。感谢你从楼上过来。在罗斯地球与空间中心，海登天文馆，美国自然历史博物馆。那是你的访客办公室，对吗？因为你的工作地点在约克学院。没错。是的。所以感谢你的到来。当然。Chuck，很高兴再次见到你，伙计。一直很荣幸。好了，这就是StarTalk宇宙探秘，极端能量版。下次再见。

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