天文学家破解 "BOAT" - 解密宇宙最亮爆炸之谜

发布者：白色荆棘谷 2023-10-21 18:10

去年，世界各地的望远镜记录了有史以来最明亮的宇宙大爆炸。天体物理学家现在可以解释是什么让它如此耀眼了。很少有宇宙爆炸能像去年 10 月 22 日记录到的那次爆炸那样引起太空科学家的关注，而这次爆炸被恰当地命名为"有史以来最亮的宇宙爆炸"（BOAT）。这一事件是由一颗大质量恒星的坍缩和随后一个黑洞的诞生引起的，人们看到的是一道无比明亮的伽马射线闪光，随后是一道缓慢消退的跨频率余辉。

自从巨型望远镜同时捕捉到 BOAT 信号后，全世界的天体物理学家都在争先恐后地解释伽马射线暴（GRB）的亮度及其余辉缓慢消退的奇特现象。

现在，一个包括英国巴斯大学物理系亨德里克-范-埃尔滕博士在内的国际研究小组已经做出了解释：最初的伽马射线暴（被称为 GRB 221009A）直射地球，而且在它的后方还拖拽着异常大量的恒星物质。

研究小组的这一发现发表在今天的著名期刊《科学进展》（Science Advances）上。马里兰大学和华盛顿特区乔治华盛顿大学刚毕业的博士生布兰登-奥康纳博士是这项研究的第一作者。

范埃尔顿博士是余辉理论分析的共同负责人，他说："研究这个谜题的其他研究人员也得出了这样的结论，即喷流是直接对着我们的--就像花园里的水管直接对着你喷射一样--这无疑在一定程度上解释了为什么我们能看到如此明亮的喷流。"

但令人费解的是，我们根本看不到喷流的边缘。

尼尔-盖尔斯-斯威夫特天文台的 X 射线望远镜捕捉到的"史上最亮伽马射线暴"余辉。图片来源：NASA/Swift/A. Beardmore （莱斯特大学）

"余辉的缓慢消退并不是狭窄气体喷流的特征，了解到这一点后，我们怀疑爆炸的强度另有原因，而我们的数学模型也证实了这一点。我们的工作清楚地表明，GRB具有独特的结构，观测结果逐渐显示，在通常预计会出现孤立喷流的地方，一个狭窄的喷流嵌入了一个更宽的气体外流中。"

那么，是什么让这个GRB比正常情况下更宽呢？研究人员有了一个理论。正如范埃尔顿博士解释的那样"GRB喷流需要穿过形成它们的坍缩恒星，在这种情况下，我们认为造成差异的是恒星物质和喷流之间发生了大量的混合，以至于冲击加热的气体一直出现在我们的视线中，直到任何特征性的喷流特征都消失在余辉的整体发射中。"

他补充说："我们的模型不仅有助于理解BOAT，还有助于理解以前的亮度记录保持者，这些记录曾让天文学家对它们缺乏喷流特征感到困惑。这些GRB和其他GRB一样，在发生时一定是直接朝向我们的，因为同时向所有方向释放那么多能量是不符合物理学原理的。似乎存在一类特殊的事件，它们既极端又能掩盖其气体流的定向性。未来对发射射流的磁场以及承载它们的大质量恒星的研究，应该有助于揭示这些GRB如此罕见的原因"。

奥康纳博士说："超长 GRB 221009A 是有记录以来最亮的 GRB，它的余辉打破了所有波长的记录。由于这次爆发如此明亮，而且就在附近（从宇宙学角度讲：它发生在距离地球24亿光年的小距离上），我们认为这是一个千年难得一遇的机会，可以解决有关这些爆发的一些最基本的问题，从黑洞的形成到暗物质模型的检验。"

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