最強伽馬射線暴將會曝出這些超新星“猛料”

來源：科普中國編輯：非小米時間：2024-02-17 18:24人閱讀

“我們懷著敬畏之心，能夠研究它是件非常幸運的事情”

在2022年10月9日，一束明亮的光芒掠過我們的星球，甚至使幾顆衛星探測器暫時“失明”，所有的目光都聚焦在點亮天空的超強伽馬射線暴上。伽馬射線是宇宙中除大爆炸外已知的能量最高的爆炸類型，它的出現往往是黑洞誕生的跡象。

短短幾小時間，全球數以萬計的望遠鏡指向了爆炸的源頭，紛紛記錄下這載入史冊的一刻。這一事件有個綽號叫做“BOAT”（brightest of all time），官方名稱是“GRB221009A”，科學家們希望通過它闡明在可怕的黑洞中的物理學知識。馬里蘭和喬治華盛頓大學的布蘭登·奧康納表示：“這是百年一遇，甚至是千年一遇的大事記，我們驚嘆于它的出現，并十分慶幸自己有機會研究它。”

其實，伽馬射線并不稀奇，幾乎每天都有一束掠過地球，宇宙中出現的次數更加頻繁。大質量恒星超新星爆炸中產生中子星，這一恒星尸骸逐漸燃盡了能量，坍塌引起的伽馬射線僅閃耀幾分之一秒。而由黑洞引起的伽馬射線能長達幾分鐘，它從超新星爆炸中產生，吞噬了母星的大量物質，不得以巨大射流的形式噴射出來。

此次觀察到的伽馬射線暴相比以往格外突出，產生的光子轟擊探測器長達十分鐘，攜帶的能量遠高于往常觀測值。在18太電子伏特下，GRB221009A的光子能量是地球上最強大的粒子發生器——大型強子對撞機產生光子的兩倍。伽馬射線與宇宙塵埃相互作用產生的爆炸余波也很不尋常，盡管伽馬射線源被銀河系的厚帶阻隔，但比之前所見的余輝都要閃耀，爆炸使地球大氣層發生電離，干擾了長波無線電通信。

布蘭登·奧康納表示，2022年10月14日，伽馬射線發射五天后，我們借助智利的雙子座南望遠鏡，追蹤到了大約30 %伽馬射線的來源，它來自于充滿灰塵的人馬座星系，也被稱作箭星系。同時也帶來了另一個驚喜，此次伽馬射線暴相比以往離地球更近。

參加測量的西北大學學生吉利安·拉斯蒂內賈德說，該射線產生于大質量恒星的坍塌，這些恒星壽命很短。它們遵循宇宙中恒星的形成歷史，所以恒星的形成越激烈，這些爆發也越多，大約是宇宙年齡的一半。然而，這次伽馬射線暴發生時間較晚，距離我們更近。

天文學家推測GRB221009A來源于地球外24億光年處，此前也觀察過更近距離的射線暴，但這次能量高顯得非常突出。“正是由于足夠耀眼，我們有充足的時間挖掘更多細節”，布蘭登·奧康納指出，“目前至少有50臺望遠鏡在全波段觀測，我們能夠最大限度地利用科學技術”。

實際上射線暴僅僅維持數分鐘，但余波影響可持續數周。此外科學家們也致力于尋找超新星引發的爆炸，它向外噴射物質的速度更慢。布蘭登·奧康納說，我們目前的理解是大質量恒星向內坍縮形成黑洞，恒星的殘骸不斷被吸入，以噴流的形成從黑洞中噴射，并以接近光速運行，形成了伽馬射線暴。同時，一部分殘骸向外反彈，以較慢的速度運行，形成了超新星爆炸。