一次宇宙爆炸,亮了27天还没停。天文学家观测到一个编号为GRB 220706A的伽马射线暴,它在最初的爆发之后,X射线持续闪耀了大约27天——比此前最长纪录还多出20天。这个爆发发现于2022年7月6日,相关研究以预印本形式发布在arXiv上,尚未完成同行评审。
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你可能会问:伽马射线暴的X射线余辉不是挺常见吗?确实常见,但时间点很反常。英国伯明翰大学的研究团队成员本杰明·冈珀茨(Benjamin Gompertz)向Space.com解释,X射线闪耀通常出现在探测到爆发后的头几天内,而这次是在爆发自身参考系中约27天才看到闪耀,说明有一个持续活动的过程在供能,这在已知样本中前所未有。此前的延迟闪耀纪录大约是爆发后6天。
伽马射线暴本身就是宇宙中最剧烈的爆炸之一。已知的长暴与大质量恒星坍缩有关,坍缩同时触发超新星爆发并留下黑洞;短暴则被认为源自两颗中子星的并合。GRB 220706A属于更罕见的“超长伽马射线暴”,这类事件中驱动爆发的“中央引擎”活跃时间格外长,成因至今不明。
冈珀茨说:“我们不知道驱动这次爆发的中央引擎是什么,这正是它如此引人关注的原因。”他补充,观测到超新星说明确实有一颗恒星坍缩了,这是伽马射线暴的标准能量来源,但这并不能直接解释极其延迟的闪耀,也无法解释那颗异常明亮的超新星。
研究团队把目光投向了一个旧案例。2011年探测到的另一例超长暴GRB 111209A,伴随一颗异常明亮的超新星SN2011k,当时的研究判断其能量来自磁星——一种磁场极强的中子星,磁场每秒旋转约1000次。冈珀茨表示,这次的超新星和那一颗很像,因此这里也可能存在磁星,这与同样被认为由磁星驱动的超亮超新星正好对得上。
另一种可能是:伽马射线暴的喷流和超新星抛射物,撞上了母星生命末期向外抛出的致密物质壳层。这类情形在超亮超新星群体中也有出现。
那么,为什么这次的引擎能撑27天?团队也没有定论,只列出几种设想:
- 母星比通常产生伽马射线暴的恒星大得多,恒星自坍缩耗时更久,供能时间也就更长;
- 能量来源不是黑洞而是磁星——如果这颗星留下了磁星,那么“普通”伽马射线暴或许只是直接坍缩成了黑洞;
- 母星可能是沃尔夫-拉叶星这类大质量致密星,但即便是这类恒星(宽度约为太阳的10倍、质量约为太阳的10倍)的坍缩,也不足以解释GRB 220706A。
按团队的估算,要为GRB 220706A供能,需要的恒星半径约为太阳的1000倍,这就指向一类被称为蓝超巨星的恒星。
冈珀茨坦言,如此晚的闪耀也在考验现有的喷流供能模型:“未来理论工作如何把一颗坍缩恒星提供的、能持续一个月的能量源纳入进来,会非常有意思。”
还有一个悬念:宇宙中可能存在持续时间更长的伽马射线暴,只是我们还没探测到。冈珀茨解释了探测难在哪——用于搜寻伽马射线暴的卫星大多在近地轨道,目标大约每90分钟就会被地球遮挡一次。对典型的持续10到100秒的暴来说这没什么,但追踪超长事件时就变得麻烦。而且超长暴似乎在X射线波段比伽马射线波段更活跃。
这也让新发射的X射线巡天设备有了用武之地:对X射线比伽马射线更敏感的探测器,或许正是寻找更多超长伽马射线暴的理想工具。冈珀茨的期待很直接——运气好的话,能多抓到几个这样的事件去追,才好开始弄明白驱动它们的能量源到底是什么。
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