一道让天文学家困惑的伽马射线暴,是过去20年里最亮的宇宙灯光秀之一。它最初出现时弱得莫名其妙,研究人员现在认为,它其实把相当于约十亿年太阳能量的能量射入了宇宙,而这道射流细得不超过一支铅笔。
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“我们每年看到数百个伽马射线暴,但最反常的那些才最有信息量,”意大利国家天体物理研究所射电天文学家罗伯托·里奇(Roberto Ricci)说。里奇与同事的发现详述于近期发表在《天体物理学杂志快报》上的一项研究。
从“弱得奇怪”到“亮过宿主星系”
3月10日,美国宇航局的费米伽马射线空间望远镜观测到一次爆发,后来被归类为GRB 260310A。伽马射线暴最常发生在大质量恒星坍缩之后。坍缩发生时,强大的物质喷流以接近光速射入太空,与宇宙气体碰撞,产生可见光、射电波和X射线波段的余辉。
GRB 260310A的闪光持续不到一分钟,天文学家注意到它产生的能量少得奇怪。但几小时内情况就变了:它的余辉变得非常明亮,一度盖过了宿主星系。几周后,它的X射线辐射再次变亮,并在此后数月保持可观测。
“起初我以为是有另一个X射线源污染了观测,但变亮确实来自余辉,”研究合著者、天文学家杨宇涵(Yu-Han Yang)回忆道。
侧面看喷流,看到了什么
随后借助国际天文台和望远镜阵列的进一步观测,确认是一颗超新星引发了这次伽马射线暴。早期迹象显示其喷流指向远离地球的方向,但伽马射线读数相对基础,可见光和X射线测量都排进亮度前1%,射电亮度也进入有记录的前5%。复核数据后,天文学家终于意识到发生了什么。
“我们是从侧面看它的,”杨宇涵解释,“随着喷流减速,它的光在更宽的角度范围内变得可见,让我们得以从外缘到内核探测喷流的形状。”
杨宇涵把大多数伽马射线暴观测比作正对手电筒看:那个角度最亮,但从更远处看,光束可能显得更暗。多数伽马射线暴模型正是基于正面视角探测到的事件校准的,GRB 260310A不一样。“这次爆发给了我们一个越过那片眩光去看的机会,”杨宇涵说。
天文学家推测,GRB 260310A可能源自一道喷流,它有一个非常窄的高能核心,外围包裹着更宽、更慢的外流。若推测成立,早期余辉理论上对应喷流的“两翼”,而变亮的X射线阶段则来自那根细核心。
解读它花了一些时间,但GRB 260310A提供了一个罕见的观察窗口。这样的机会不多,团队希望不久后用更强大的工具找到更多,比如近期建成的薇拉·鲁宾天文台。
“我们能解释这次爆发的单个特征,但把它们全部装进同一幅图景要难得多,”里奇补充道。
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