天文学家破解了有史以来最明亮太空爆炸的秘密

发布者：客至天涯 2023-6-13 00:41

科学家们已经确定，一场破纪录的太空爆炸以我们所见过的最强大的力量照亮了天空，这是由一场结构化喷流引起的，它携带着大量爆炸的恒星内脏直接指向地球。

去年10月探测到的伽马射线暴“GRB 221009A”非常明亮，以至于我们的仪器很难测量它。但当它的第一个迹象出现时，科学家们争先恐后地将望远镜指向它的方向，随着收集到的丰富数据，一个国际科学家团队终于弄清楚了超新星是如何产生如此强大的爆炸的。

上图：伽玛暴221009A的几天时间流逝。

GRB 221009A”，昵称为：BOAT（意为“有史以来最亮的”），是24亿光年外一颗相对较近的大质量恒星死亡的结果，该恒星在驱逐其外层后坍缩成一个黑洞。这次坍缩产生的伽马射线爆发包含了一个狭窄的、有结构的喷流，周围环绕着更广泛的气体外流。

这是出乎意料的；我们目前的模型预测，爆炸只会产生一股喷流。这些发现有助于我们理解黑洞的形成，以及宇宙中最亮的爆炸是如何发生的。

“GRB 221009A代表了我们对伽马射线暴的理解向前迈出了一大步，并证明了最极端的爆炸并不符合普通伽马射线暴的标准物理假设，”乔治华盛顿大学的天文学家布兰登奥康纳（Brendan O'Connor）说，他是这篇新论文的第一作者。

上图：GRB 221009A（紫色圆圈内）在群星中闪闪发光。

“GRB 221009A可能相当于长GRB的罗塞塔石，这迫使我们修改我们的标准理论，即相对论性流出物是如何在坍塌的大质量恒星中形成的。”

伽马射线暴是整个宇宙中最强大的爆炸，它们以多种方式发生。长时间的伽马射线暴，比如“GRB 221009A”，是由快速旋转的大质量恒星死亡引起的。

当它们到达生命的尽头时，这些恒星的核心不再受到聚变的外部压力的支持，在重力的作用下坍缩，形成一个超密集的物体，比如黑洞。同时，外层恒星的物质在一次巨大的爆炸中向外喷射，这就是超新星。

虽然它的持续时间很长，表明它是一颗超新星，但我们对“GRB 221009A”的观察并没有立即显现出来。但爆炸的威力之大（高达18万亿电子伏特，创下了令人瞠目结舌的纪录），确实令人费解，而且随着科学家们的不断挖掘，这个谜题只会加深。

我们知道，伽马射线暴伴随着喷流，即从坍缩物体两侧出现的物质双柱，以相对论速度携带物质；即相当于光速的高百分比。我们还知道，当这些喷流直接指向我们时，它们看起来更亮；想象一下直接盯着手电筒的光束看，而不是斜着看。

科学家们已经得出结论，“GRB 221009A”的喷流指向地球，但几个月后，爆炸的余辉仍然明亮。这不是窄喷流的特征，表明还有别的东西在发生。

上图：艺术家对伽马射线爆发的描绘。

研究小组的分析表明，其他的东西是大量喷出的外恒星物质在喷流穿过时被拖着前进。

英国巴斯大学的天体物理学家亨德里克·范·埃滕（Hendrik Van Eerten）解释说：“伽马射线暴喷流需要穿过形成它们的坍缩恒星。我们认为，在这种情况下，造成差异的是恒星物质和喷流之间发生的混合量，这样，冲击波加热的气体一直出现在我们的视线中，直到任何特征的喷流特征都在余辉的整体发射中消失。”

这一发现可以帮助解释之前异常明亮的伽马射线爆发，这些伽马射线爆发也没有表现出典型的喷流特征。这些爆炸也可能是由指向我们方向的狭窄喷流组成的，它穿过并拖着爆炸恒星的内脏一起前进。

天文学家布兰登奥康纳表示：“异常长的GRB 221009A是有史以来最亮的GRB，它的余辉打破了所有波长的纪录。因为这次爆发非常明亮，而且距离很近，我们认为这是一个千年一遇的机会，可以解决有关这些爆炸的一些最基本的问题，从黑洞的形成到暗物质模型的测试。”

这项研究发表在《科学进展》杂志上。

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