2022年元旦那天,Neil Gehrels Swift天文台捕捉到来自遥远星系的一次强烈伽马射线爆发。经过四年分析,一组天文学家为这次编号GRB 220101A的爆发提出了一个相当戏剧化的解释:一颗恒星塌缩,可能同时催生了一颗脉冲星和一个黑洞。
这个说法不是凭空冒出来的,它来自意大利国际相对论天体物理网络的天文学家Remo Ruffini带领的团队。他们给出的故事链条很长,也很复杂——复杂到Ruffini自己都说,这是天体物理学中观测到的最复杂的系统。
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故事从一颗老恒星的内核开始
按照这个团队的推演,事件起点是一颗大质量老年恒星的核心塌缩。这颗恒星此前已经通过核反应,把内核变成了碳和氧的混合物。
当这个碳氧核心爆炸时,研究人员认为释放出了一团加速运动的电子和正电子云。他们给这个假想事件起了个名字,叫“HB超新星”,取自已故物理学家Homi Bhabha,后者研究过这类粒子的碰撞。
接下来是关键的一步:这团粒子云撞上了附近的一颗白矮星,导致白矮星塌缩,变成一颗中子星。而白矮星的塌缩,又触发了第二次超新星爆炸——时间点就在第一次爆炸之后3.5秒。
也就是说,同一片区域里,短时间内接连发生了两次超新星级别的爆发。这正是“一次伽马射线暴可能对应两颗超新星”这个说法的由来。
第二次爆炸又撞上了第三颗星
故事还没完。这第二次爆炸的冲击,又打中了附近的第三个天体——另一颗中子星。
结果是,这颗中子星释放出又一次剧烈能量爆发,是整个事件中最亮的一次,随后它塌缩成了黑洞。
与此同时,快速运动的物质持续落到新形成的那颗中子星上,让它越转越快,快到自转周期只剩几毫秒。于是它变成了一颗脉冲星——靠快速自转和磁场产生规律光束的天体。
把这条链条串起来看:一颗塌缩的恒星,牵出了两次超新星、一颗脉冲星、一个黑洞,中间还夹着一颗白矮星和另一颗中子星。难怪Ruffini会用“最复杂”来形容它。
但其他专家并不买账
需要说清楚的是,这目前只是一个假说模型,不是已经确认的结论。
新西兰坎特伯雷大学的Ryan Ridden就明确表达了保留态度。他说,Ruffini等人为GRB 220101A的起源提出了一个引人入胜的想法,但正如一贯的原则,非凡的主张需要非凡的证据。
Ridden指出,即便GRB 220101A拥有非常出色的观测数据,这些观测也并没有决定性地支持这个新模型。同样的数据,也可以很好地套进另一个版本的故事里——那个故事只有一个黑洞作为结局,没有脉冲星。
换句话说,同一批数据,两种解释都说得通。区别在于,一个版本热闹得多,另一个版本简单得多。
为什么这件事值得多看两眼
伽马射线暴本身就是宇宙中能量最猛烈的爆发现象之一,而GRB 220101A的特殊之处在于,它逼着天文学家去解释一个异常复杂的信号。
- 如果Ruffini团队的模型成立,那意味着一次伽马射线暴背后可能藏着多次恒星级别的连锁反应;
- 如果Ridden的怀疑成立,那这个事件可能只是一个更常规的黑洞形成过程,被我们过度解读了;
- 无论哪种情况,判断依据都落在同一批观测数据上,而数据本身目前还不足以一锤定音。
这也是天体物理里常见的状态:一个足够大胆的模型被提出来,然后等待更多证据来检验它,或者推翻它。Ruffini团队给出了一个完整的故事线,Ridden则提醒大家,故事讲得通,不等于故事就是真的。
目前能确定的是,2022年元旦那次爆发确实被观测到了,四年分析确实产出了这个模型,而学界对它的接受度,还远没有到盖棺定论的时候。
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