在伽瑪射線天文學中，伽瑪射線暴（GRB ）是在遙遠的星系中觀測到的巨大能量爆炸，是整個宇宙中最明亮和最極端的爆炸事件，[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]正如NASA所描述的那樣。[ 4 ]它們是大爆炸以來能量最高、最明亮的電磁事件。[ 5 ] [ 6 ]伽瑪射線暴可以持續十毫秒到幾個小時。[ 7 ] [ 8 ]在伽馬射線最初閃光後，會發出“餘輝”，這種餘輝的壽命較長，通常以較長的波長（X射線、紫外線、光學、紅外線、微波和無線電）發射。[ 9 ]
大多數觀測到的伽馬暴的強烈輻射被認為是在超新星或超光度超新星爆發期間釋放的，因為高質量恆星內爆形成中子星或黑洞。伽瑪暴的一個子類似乎起源於雙 中子星的合併。[ 10 ]
大多數伽瑪暴的來源距離地球數十億光年，這意味著爆炸的能量極高（典型的爆發在幾秒鐘內釋放的能量相當於太陽在其整個 100 億年壽命中釋放的能量）[ 11 ]並且極為罕見（每百萬年每個星系中有幾個[ 12 ]）。所有觀測到的伽馬射線暴都起源於銀河系之外，儘管一類相關的現象，軟伽馬中繼器，與銀河系內的磁星有關。據推測，銀河系中直接指向地球的伽馬射線爆發可能會導致大規模滅絕事件。[ 13 ]一些研究人員假設晚奧陶世大滅絕是由於這種伽馬射線爆發而發生的。[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]
1967年， Vela衛星首次探測到伽瑪暴，衛星的設計目的是探測秘密核武試驗；經過徹底分析後，論文於1973 年發表。[ 18 ]直到 1997 年首次檢測到 X 射線和光學餘輝並使用光譜法直接測量它們的紅移，從而測量它們的距離和能量輸出之前，可用於驗證這些模型的資訊很少。這些發現以及隨後對與爆發相關的星系和超新星的研究澄清了伽瑪暴的距離和光度，明確地將它們置於遙遠的星系中。
歷史
伽馬射線爆發是在 20 世紀 60 年代末由美國Vela衛星首次觀測到的，該衛星是為了探測在太空中測試的核武器發射的伽馬輻射脈衝而建造的。美國懷疑蘇聯在1963年簽署《禁止核子試爆條約》後可能試圖進行秘密核子試爆。已知的核武特徵不同的伽馬輻射。[ 20 ]不確定發生了什麼，但並沒有考慮到事情特別緊急，由Ray Klebesadel領導的洛斯阿拉莫斯國家實驗室團隊將數據歸檔以供調查。隨著更多配備更好儀器的 Vela 衛星的發射，洛斯阿拉莫斯團隊繼續在其數據中發現無法解釋的伽馬射線暴。透過分析不同衛星偵測到的爆發的不同到達時間，該團隊能夠確定16 個爆發的天空位置的粗略估計[ 20 ] [ 21 ]，並明確排除來自陸地或太陽的起源。與普遍看法相反，這些數據從未被分類。[ 22 ]經過徹底的分析，這些發現於 1973 年作為《天體物理學雜誌》的文章發表，題為“宇宙起源的伽馬射線暴的觀測”。[ 17 ]
大多數伽馬射線暴的早期假設都將伽馬射線爆發的源頭置於銀河系附近。從 1991 年起，康普頓伽馬射線天文台(CGRO) 及其突發和瞬態源探測器 ( BATSE ) 儀器（一種極其靈敏的伽馬射線探測器）提供的數據表明伽瑪射線暴的分佈是各向同性的 －不偏向空間中的任何特定方向。[ 23 ]如果這些源頭來自我們自己的星系內部，它們將強烈集中在銀河平面內或附近。伽馬射線暴中沒有任何此類模式，這提供了強有力的證據，證明伽馬射線暴必定來自銀河係以外。[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]然而，一些銀河系模型仍符合各向同性分佈。[ 24 ] [ 28 ]
作為候選來源的對應對象
在發現伽瑪暴後的幾十年裡，天文學家一直在尋找其他波長的對應：也就是與最近觀測到的爆發位置一致的任何天體。天文學家考慮了許多不同類別的天體，包括白矮星、脈衝星、超新星、球狀星團、類星體、塞弗特星系和BL Lac天體。[ 29 ]所有這些搜尋都不成功，[注意1 ]並且在少數情況下，特別定位良好的爆發（其位置是用當時高精度確定的）可以清楚地表明沒有任何明亮的物體性質與探測衛星得出的位置一致。這表明要么是非常微弱的恆星，要么是極其遙遠的星系的起源。[ 30 ] [ 31 ]即使是最精確的位置也包含著無數微弱的恆星和星系，人們普遍認為，最終解決宇宙伽馬射線爆發的起源需要新的衛星和更快的通訊。[ 32 ]
餘輝
伽馬射線暴起源的幾種模型假設，伽馬射線的初始爆發應該伴隨著餘輝：由爆發噴射物和星際氣體之間的碰撞產生的較長波長的發射緩慢衰減。[ 33 ]早期對這種餘輝的搜尋並不成功，很大程度上是因為很難在初始爆發後立即以較長波長觀察爆發的位置。突破出現在 1997 年 2 月，當時BeppoSAX衛星檢測到伽馬射線暴（GRB 970228 [ nb 2 ]），當 X 射線相機指向伽馬射線爆發的起源方向時，它檢測到衰落的 X 射線發射。威廉·赫歇爾望遠鏡在爆發 20 小時後發現了一個褪色的光學對應物。[ 34 ]一旦GRB消退，深度成像就能夠在光學餘輝所確定的GRB位置辨識出一個微弱、遙遠的宿主星系。[ 35 ] [ 36 ]
由於這個星系的光度非常微弱，多年來一直沒有測量到它的確切距離。此後不久，BeppoSAX 註冊的下一個事件GRB 970508發生了另一個重大突破。該事件在發現後四小時內就被定位，使研究團隊能夠比之前的任何爆發更早開始進行觀測。該物體的光譜顯示出z = 0.835的紅移 ，使爆發距離 地球約 60 億光年。 [ 37 ]這是第一次準確測定伽瑪暴的距離，並與970228宿主星系的發現一起證明伽瑪暴發生在極度遙遠的星系中。[ 35 ] [ 38 ]幾個月之內，關於距離尺度的爭論就結束了：伽瑪暴是起源於遠距離微弱星系內的河外事件。第二年，GRB 980425一天之內就出現了一顆明亮的超新星（SN 1998bw），位置一致，表明伽瑪暴與超大質量恆星死亡之間存在明顯的聯繫。這次爆發提供了關於產生伽馬暴的系統性質的第一個強有力的線索。[ 39 ]
更多最新儀器
BeppoSAX 一直運作到 2002 年，CGRO（與BATSE）於2000 年脫離軌道。 然而，伽馬射線暴研究的革命推動了許多額外儀器的開發，這些儀器專門設計用於探索伽瑪暴的性質，特別是在最早的時刻爆炸發生後。第一個此類任務HETE-2 [ 40 ]於2000 年發射，一直運行到 2006 年，提供了這一時期的大部分重大發現。Swift 是迄今為止最成功的太空任務之一，於 2004 年發射，截至 2024 年 5 月仍在運行。[ 41 ] [ 42 ] Swift 配備了非常靈敏的伽馬射線探測器以及機載 X 射線和光學望遠鏡，這些望遠鏡可以快速自動旋轉以觀察爆發後的餘輝發射。最近，費米任務發射時攜帶了伽馬射線爆發監視器，該探測器以每年數百次的速度探測爆發，其中一些爆發足夠明亮，可以用費米大面積望遠鏡以極高的能量進行觀測。同時，在地面上，已經建造或修改了許多光學望遠鏡，以納入機器人控制軟體，該軟體可以立即響應透過伽馬射線爆發座標網路發送的訊號。這使得望遠鏡能夠快速重新指向GRB，通常在接收到訊號後幾秒鐘內，而伽馬射線發射本身仍在進行中。[ 43 ] [ 44 ]
自2000 年代以來的新進展包括將短伽馬射線爆發視為一個單獨的類別（可能來自合併的中子星，與超新星無關），發現X 射線波長上延長的、不穩定的耀斑活動在大多數情況下。數分鐘持續[ 45 ] [ 46 ]已知最遙遠的GRB，GRB 090429B，現在是宇宙中已知最遙遠的天體。
2018年10月，天文學家報告說，GRB 150101B（2015年檢測到）和2017年檢測到的引力波事件GW170817（與1.7秒後檢測到的GRB170817A相關）可能是由相同的機制產生的——兩秒後檢測到的GRB170817A相關）可能是由相同的機制產生的——兩秒顆中子星的合併。就伽馬射線、光學和X射線發射以及相關宿主星系的性質而言，這兩個事件之間的相似性是“驚人的”，這表明這兩個獨立的事件可能都是研究人員表示，中子星合併，兩者都可能是千新星，這在宇宙中可能比以前理解的更常見。[ 47 ] [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]
從2019 年GRB 190114C觀測到的伽馬射線爆發的最高能量光為 1太電子伏特。太電子伏特） 2021 年。
太空變體監測器是一顆小型X射線望遠鏡衛星，用於透過分析由此產生的伽馬射線暴來研究大質量恆星的爆炸，由中國國家航天局（CNSA）、中國科學院（CAS）和法國航太局研製機構 ( CNES )，[ 53 ]於 2024 年 6 月 22 日（世界標準時間 07:00:00）啟動。
台灣太空總署將於 2026 年第四季發射一顆名為「伽馬射線瞬變監視器」的立方體衛星，用於追蹤伽瑪射線暴和其他能量範圍為50 keV 至2 MeV 的明亮伽馬射線瞬變。
分類
伽瑪射線暴的光變曲線極為多樣且複雜。 [ 55 ]沒有兩個伽馬射線爆發光曲線是相同的，[ 56 ]幾乎每個屬性都觀察到很大的變化：可觀察發射的持續時間可以從幾毫秒到幾十分鐘不等，可以有一個峰值或幾個單獨的子脈衝，並且各個峰值可以是對稱的或具有快速增亮和非常緩慢的褪色。一些爆發之前有「前兆」事件，即微弱的爆發，然後（在完全沒有發射的幾秒到幾分鐘之後）是更強烈的「真正」爆發事件。[ 57 ]一些事件的光變曲線具有極度混亂和複雜的輪廓，幾乎沒有可辨識的圖案。[ 32 ]
儘管可以使用某些簡化模型粗略地再現一些光變曲線，但在理解觀察到的全部多樣性方面[ 58 ]進展甚微。已經提出了許多分類方案，但這些方案通常僅基於光變曲線外觀的差異，並且可能不會總是反映爆炸源的真實物理差異。然而，大量伽瑪射線爆發的觀測持續時間[ nb 3 ]的分佈圖顯示出明顯的雙峰性，表明存在兩個獨立的群體：平均持續時間約為0.3秒的「短」群體和平均持續時間約為30 秒的「長」群體。[ 8 ]兩種分佈都非常廣泛，具有顯著的重疊區域，其中僅從持續時間來看給定事件的身份並不清楚。基於觀察和理論的基礎上，已經提出了超越這個兩層系統的其他類別。[ 59 ] [ 60 ] [ 61 ] [ 62 ]
短伽馬射線暴
持續時間小於約兩秒的事件被歸類為短伽馬射線爆發。這些約佔伽馬射線暴的 30%，但直到 2005 年，尚未成功檢測到任何短時間事件的餘輝，對其起源知之甚少。[ 67 ]此後，數十個短伽馬射線爆發餘輝被檢測到並定位，其中一些與很少或沒有恆星形成的區域有關，例如大型橢圓星系。[ 68 ] [ 69 ] [ 70 ]這排除了與大質量恆星的聯繫，證實了短事件與長事件在物理上是不同的。此外，與超新星沒有任何關聯。[ 71 ]
這些物體的真實性質最初是未知的，主要的假設是它們起源於雙中子星或中子星與黑洞的合併。假設這種合併會產生千新星，[ 72 ]並且發現了與 GRB 130603B 相關的千新星的證據。[ 73 ] [ 74 ]這些事件的平均持續時間為 0.2 秒，顯示（由於因果關係）恆星物理直徑非常小；小於 0.2 光秒（約 60,000 公里或 37,000 英里——地球直徑的四倍）。在短暫的伽馬射線爆發後觀察到的幾分鐘到幾小時的X 射線閃光與中子星等主要物體的小粒子一致，該物體最初在不到兩秒的時間內被黑洞吞噬，然後是幾個小時的較小能量事件，因為潮汐破壞的中子星物質（不再是中子）的剩餘碎片在更長的時間內留在軌道上螺旋進入黑洞。[ 67 ]一小部分短伽瑪射線暴可能是由附近星系中軟伽瑪中繼器的巨大耀斑產生的。 [ 75 ] [ 76 ]
在檢測到重力波GW170817（兩中子星合併的訊號）後僅1.7秒就檢測到短GRB 170817A時，證實了千新星短GRB的起源。 [ 10 ]
長伽馬射線暴
大多數觀測到的事件（70%）的持續時間超過兩秒，被歸類為長伽馬射線爆發。由於這些事件佔了總體的大多數，而且它們往往具有最明亮的餘輝，因此人們對它們的觀察比對其短暫的對應事件要詳細得多。幾乎每一個經過充分研究的長伽瑪射線暴都與快速恆星形成的星係有關，在許多情況下還與核心塌陷的超新星有關，明確地將長伽瑪射線暴與大質量恆星的死亡聯繫起來。[ 71 ] [ 77 ]在高紅移處的長GRB餘輝觀測也與起源於恆星形成區域的GRB一致。[ 78 ]
2022年12月，天文學家報告了對GRB 211211A的觀測，這是中子星與51s合併產生長GRB的第一個證據。[ 79 ] [ 80 ] [ 81 ] GRB 191019A（2019）[ 82 ]與GRB 230307A（2023）。[ 83 ] [ 84 ]分別具有大約64s和35s也被認為屬於此類中子星合併產生的長伽瑪暴。[ 85 ]
超長伽瑪射線暴
這些事件位於長 GRB 持續時間分佈的尾部，持續時間超過 10,000 秒。它們被提議形成一個單獨的類別，由藍超巨星的塌縮、[ 86 ]潮汐瓦解事件[ 87 ] [ 88 ]或新生磁星引起。[ 87 ] [ 89 ]迄今為止，只有一小部分已被識別，它們的主要特徵是伽馬射線發射持續時間。研究最多的超長事件包括GRB 101225A和GRB 111209A。[ 88 ] [ 90 ] [ 91 ]低偵測率可能是由於目前偵測器對長持續時間事件的低靈敏度所造成的，而不是其真實頻率的反映。[ 88 ]另一方面，2013年的一項研究[ 92 ]表明，現有的證據表明單獨的超長GRB群體具有新型祖細胞尚無定論，需要進一步的多波長觀測才能得出更確切的結論。
能量學
從地球上觀測到的伽馬射線爆發非常明亮，儘管它們通常距離很遠。儘管距離有數十億光年（大多數可見恆星只有幾十光年），但平均長伽馬射線暴的輻射通量與我們銀河系的一顆明亮恆星相當。大部分能量以伽馬射線的形式釋放，儘管一些伽瑪射線暴也具有極其明亮的光學對應物。例如， GRB 080319B伴隨著一個光學對應物，其峰值可見星等為 5.8，[ 93 ]與最暗的肉眼恆星相當，儘管爆發的距離為 75 億光年。這種亮度和距離的結合意味著一種極其能量的來源。假設伽馬射線爆炸是球形的，GRB 080319B 的能量輸出將在太陽靜止質量能量的兩倍以內（釋放的能量是太陽完全轉化為輻射的能量）。[ 45 ]
伽馬射線暴被認為是高度集中的爆炸，大部分爆炸能量被準直成狹窄的噴流。[ 94 ] [ 95 ]伽瑪射線暴的噴流是超相對論性的，並且是宇宙中相對論性最強的噴流。[ 96 ] [ 97 ]伽瑪射線爆發噴流中的物質也可能變成超光速，或比射流介質中的光速更快，同時也存在時間可逆性的影響。[ 98 ] [ 99 ] [ 100 ]噴流的近似角寬度（即光束的擴散程度）可以透過觀察餘輝光曲線中的消色差「噴流破裂」來直接估計：隨著噴射速度減慢，緩慢衰減的餘輝開始迅速消退，並且無法再有效地發射輻射。[ 101 ] [ 102 ]觀察顯示噴射角度在 2 到 20 度之間有顯著變化。[ 103 ]
由於能量高度集中，大多數爆發所發出的伽馬射線預計會錯過地球並且永遠不會被發現。當伽馬射線暴指向地球時，其能量沿著相對較窄的光束聚焦，導致伽馬射線暴看起來比其能量以球形發射時要亮得多。典型伽瑪射線暴的總能量估計為 3 × 10 44 ]103[， J）44型II、Ibc、Ia超新星 ，比J比典型的超新星更強大。 [ 104 ]已經觀察到非常明亮的超新星伴隨著幾個最近的伽瑪暴。[ 39 ]對GRB輸出聚焦的進一步支持來自對附近Ic型超新星光譜中強烈不對稱性的觀察[ 105 ]，以及在爆發後很長時間內當它們的噴流不再相對論時進行的射電觀測。[ 106 ]
然而，由Remo Ruffini和ICRANet的其他人開發的雙星驅動超新星模型這一競爭模型接受極端各向同性總能量為真，而無需校正射束。[ 107 ] [ 108 ]他們也指出，標準「火球」模型中的極端發射角度從未得到物理證實。[ 109 ]
隨著GRB 190114C的發現，天文學家可能已經錯過了伽馬射線暴產生的總能量的一半，[ 110 ]德國電子同步加速器的天文物理學家 Konstancja Satalecka表示，「我們的測量表明，伽馬射線暴釋放的能量極高能量伽瑪射線與所有較低能量輻射量的總和相當」。[ 111 ]
短（持續時間）伽瑪暴似乎來自紅移較低（即距離較近）的粒子群，並且比長伽瑪暴的亮度要低。[ 112 ]短爆發中的射束程度尚未被準確測量，但作為一個群體，它們的準直度可能低於長伽瑪暴[ 113 ]，或者在某些情況下可能根本沒有准直。[ 114 ]
祖先
由於大多數伽馬射線爆發源距地球的距離很遠，因此識別產生這些爆炸的起源系統具有挑戰性。一些長伽馬暴與超新星的關聯以及它們的宿主星係正在快速形成恆星的事實提供了非常有力的證據，證明長伽馬射線暴與大質量恆星有關。對於長持續時間伽瑪暴的起源，最廣泛接受的機制是塌縮星模型，[ 115 ]在該模型中，一顆質量極大、金屬豐度低、快速旋轉的恆星的核心在其演化的最後階段塌縮成黑洞。恆星核心附近的物質像雨點一樣落向中心，旋轉成高密度的吸積盤。這種物質落入黑洞會驅動一對相對論性噴流沿著旋轉軸噴出，這些噴流撞擊恆星包層，最終突破恆星表面並以伽馬射線的形式輻射。一些替代模型用新形成的磁星取代了黑洞，[ 116 ] [ 117 ]儘管該模型的大多數其他方面（大質量恆星核心的塌縮和相對論噴流的形成）是相同的。
然而，由義大利天體物理學家雷莫·魯菲尼（Remo Ruffini）和ICRANet的其他科學家開發的一種新模型得到了支持，那就是雙星驅動超新星（BdHN）模型。[ 118 ] [ 119 ] [ 120 ]此模型成功並改進了先前提出的火殼模型和誘導引力塌縮（IGC）範式，並解釋了伽馬射線暴的所有面向。[ 107 ]此模型假設長伽瑪射線暴發生在具有碳氧核心和伴生中子星或黑洞的雙星系統中。[ 107 ]此外，模型中GRB的能量是各向同性的而非準直的。[ 107 ]該模型的創建者註意到標準「火球」模型的眾多缺點，作為開發該模型的動機，例如超新星和伽馬射線爆發的明顯不同的能量學，以及存在極其狹窄的事實發射角度從未得到觀測證實。[ 109 ]
銀河系中產生長伽馬射線爆發的恆星最接近的類似物可能是沃爾夫-拉葉星，它們是極其炎熱和巨大的恆星，它們已經擺脫了大部分或全部氫包層。船底座埃塔 (Eta Carinae)、阿佩普 (Apep)和WR 104被認為是未來可能的伽馬射線爆發的前身。[ 121 ]目前尚不清楚銀河系中是否有任何恆星具有產生伽馬射線爆發的適當特徵。[ 122 ]
大質量恆星模型可能無法解釋所有類型的伽馬射線爆發。有強有力的證據表明，一些短時伽馬射線爆發發生在沒有恆星形成和大質量恆星的系統中，例如橢圓星系和星系暈。[ 112 ]對於大多數短伽馬射線爆發的起源，人們所青睞的假設是由兩顆中子星組成的雙星系統的合併。根據這個模型，雙星中的兩顆恆星慢慢地螺旋向彼此靠近，因為引力輻射釋放能量[ 123 ] [ 124 ]，直到潮汐力突然將中子星撕裂並塌縮成一個黑洞。物質落入新黑洞會產生吸積盤並釋放一股能量，類似塌縮星模型。人們也提出了許多其他模型來解釋短伽馬射線爆發，包括中子星和黑洞的合併、中子星吸積造成的塌縮或原始黑洞的蒸發。[ 125 ] [ 126 ] [ 127 ] [ 128 ]
弗里德沃特·溫特伯格提出的另一種解釋是，在引力塌陷和到達黑洞事件視界的過程中，所有物質都會分解成伽瑪輻射爆發。[ 129 ]
潮汐破壞事件
此類GRB類事件是透過Swift伽馬射線爆發任務於2011年3月28日檢測到Swift J1644+57（最初分類為GRB 110328A）首次發現的。甚至比超長伽瑪暴還要長，並且在數月和數年的許多頻率中都被檢測到。它發生在距離紅移 38 億光年的一個小橢圓星系的中心。這一事件已被認為是潮汐破壞事件（TDE），即一顆恆星游移得太靠近超大質量黑洞，從而將恆星撕碎。以Swift J1644+57為例，一架以接近光速飛行的天文物理噴射機被發射，並持續了大約1.5年才關閉。 [ 130 ]
自2011年以來，僅發現了4個噴射式TDE，其中3個是在伽馬射線中檢測到的（包括Swift J1644+57）。[ 131 ] 據估計，所有 TDE 中只有 1% 是噴射事件。[ 131 ]
排放機制
伽馬射線爆發將能量轉化為輻射的方式仍然知之甚少，並且截至 2010 年，對於這一過程如何發生仍然沒有普遍接受的模型。[ 132 ]任何成功的GRB發射模型都必須解釋產生伽馬射線發射的物理過程，該過程與觀察到的光變曲線、光譜和其他特徵的多樣性相匹配。[ 133 ]特別具有挑戰性的是需要解釋從某些爆炸中推斷出的非常高的效率：一些伽馬射線爆發可能會將多達一半（或更多）的爆炸能量轉化為伽馬射線。[ 134 ]對GRB 990123和GRB 080319B的明亮光學對應物的早期觀察，其光學光曲線是伽馬射線光譜的外推，[ 93 ] [ 135 ]顯示逆康普頓散射可能是主要過程。 。在這個模型中，預先存在的低能量光子在爆炸中被相對論性電子散射，從而大大增加了它們的能量並將其轉化為伽馬射線。[ 136 ]
伽馬射線暴之後的較長波長餘輝發射（範圍從X 射線到無線電）的性質得到了更好的理解。爆炸釋放的任何未在爆炸本身中輻射出去的能量都以物質或能量的形式以接近光速向外移動。當這種物質與周圍的星際氣體碰撞時，會產生相對論性 衝擊波，然後向前傳播到星際空間。第二個衝擊波，即反向衝擊，可能會傳播回噴射的物質中。衝擊波中的高能量電子被強大的局部磁場加速，並以同步加速器發射的形式輻射到大部分電磁頻譜。[ 137 ] [ 138 ]該模型通常成功地模擬了許多後期觀察到的餘輝行為（通常是爆炸後幾小時到幾天），儘管在伽馬射線爆發後不久解釋餘輝的所有特徵存在困難。射線爆發。[ 139 ]
發生率和對生活的潛在影響
伽馬射線爆發會對生命產生有害或破壞性影響。考慮到整個宇宙，與地球類似的最安全的生命環境是大型星系外圍密度最低的區域。我們對星系類型及其分佈的了解表明，我們所知道的生命只能存在於所有星系的大約 10% 中。此外，如我們所知，紅移z高於 0.5 的星係不適合生命存在，因為它們的伽瑪暴發生率更高，而且恆星緻密性也更高。[ 141 ] [ 142 ]
迄今觀測到的所有伽瑪暴都發生在銀河系之外，對地球無害。然而，如果伽瑪暴發生在銀河系 5,000 至 8,000 光年範圍內[ 143 ]，並且其輻射直接射向地球，其影響可能是有害的，並可能對其生態系統造成破壞。目前，軌道衛星平均每天大約偵測到一顆伽瑪暴。截至2014年3月觀測到的最近的GRB是GRB 980425，位於40兆秒差距（130,000,000 ly）[ 144 ]之外（z =0.0085）的SBc型矮星系。[ 145 ] GRB 980425 的能量遠低於一般的 GRB，並且與Ib 型超新星 SN 1998bw有關。[ 146 ]
估計伽馬暴發生的準確速率很困難；對於與銀河系大小大致相同的星系，預期速率（對於長持續時間伽瑪暴）的估計範圍可以從每 10,000 年爆發到每 1,000,000 年爆發。[ 147 ]其中只有一小部分會被發射到地球。由於準直程度未知，對短時伽瑪暴發生率的估計更加不確定，但可能具有可比性。[ 148 ]
由於伽瑪暴被認為涉及沿相反方向的兩個噴流的束發射，因此只有這些噴流路徑中的行星會受到高能量伽馬輻射。[ 149 ]伽瑪暴能夠將其光束中的任何東西蒸發到大約200光年之外。[ 150 ] [ 151 ]
儘管附近的伽瑪射線暴以破壞性的伽馬射線襲擊地球只是假設事件，但已觀察到整個星系的高能量過程會影響地球的大氣層。[ 152 ]
對地球的影響
地球大氣層在吸收 X 射線和伽馬射線等高能量電磁輻射方面非常有效，因此在爆炸事件本身期間，這些類型的輻射不會在地表達到任何危險水平。幾千秒差距內的伽瑪暴對地球生命的直接影響只是地面紫外線輻射的短暫增加，持續時間從不到一秒到幾十秒不等。根據爆發的確切性質和距離，這種紫外線輻射可能會達到危險水平，但它似乎不太可能對地球上的生命造成全球性災難。[ 153 ] [ 154 ]
附近爆發的長期影響更為危險。伽馬射線在大氣中引起涉及氧氣和氮氣 分子的化學反應，首先產生氮氧化物，然後產生二氧化氮氣體。氮氧化物在三個層面上造成危險影響。首先，它們會消耗臭氧層，模型顯示全球臭氧層可能會減少 25-35%，某些地區甚至會減少 75%，這種影響將持續數年。這種減少足以導致表面紫外線指數危險地升高。其次，氮氧化物會引起光化學煙霧，使天空變暗並阻擋部分陽光光譜。這會影響光合作用，但模型顯示總陽光光譜僅減少約 1%，並持續數年。然而，煙霧可能會對地球氣候產生降溫作用，產生「宇宙冬季」（類似於撞擊冬季，但沒有影響），但前提是它與全球氣候不穩定同時發生。第三，大氣中二氧化氮含量升高會被沖刷產生酸雨。硝酸對多種生物體（包括兩棲類）有毒，但模型預測其濃度不會達到導致嚴重全球影響的水平。事實上，硝酸鹽可能對某些植物有益。[ 153 ] [ 154 ]
總而言之，幾千秒差距內的伽馬射線暴，其能量直接射向地球，在爆發期間及其後幾年內，將透過提高紫外線水平來對生命造成主要損害。模型顯示，這種增加的破壞性影響可導致高達正常水平 16 倍的 DNA 損傷。事實證明，由於生物領域和實驗室數據的不確定性，很難對其對陸地生態系統的後果進行可靠的評估。[ 153 ] [ 154 ]
過去對地球的假設影響
在過去 50 億年中，很有可能（但不確定）至少發生過一次致命的伽瑪暴，距離地球足夠近，對生命造成了嚴重損害。在過去 5 億年裡，這樣致命的伽瑪暴發生在地球兩千秒差距內的可能性為 50%，導致了重大的大規模滅絕事件之一。[ 155 ] [ 16 ]
4.5億年前的奧陶紀-志留紀大滅絕事件可能是由伽瑪暴引起的。[ 14 ] [ 156 ]據估計，奧陶紀海洋中約 20-60% 的浮游植物生物量將在伽瑪暴中死亡，因為海洋大多是貧營養且清澈的。[ 15 ]奧陶紀晚期的三葉蟲物種在靠近海洋表面的浮游生物層中度過了部分生命，比深水居民受到的打擊要嚴重得多，因為深水居民往往生活在相當有限的區域內。這與通常的滅絕事件模式形成鮮明對比，在通常的滅絕事件模式中，族群分佈範圍較廣的物種通常表現得更好。一種可能的解釋是，留在深水中的三葉蟲可以更好地抵抗與伽馬射線暴相關的增加的紫外線輻射。同樣支持這一假設的事實是，在奧陶世晚期，穴居雙殼類物種比生活在地表的雙殼類物種滅絕的可能性更小。[ 13 ]
有案例表明，774-775 碳 14 尖峰是短伽瑪暴的結果，[ 157 ] [ 158 ]，儘管非常強烈的太陽耀斑也是另一種可能性。[ 159 ]
銀河系中的GRB候選者
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