科學家在太空中探測到一次規模“前所未有的”伽瑪射線暴

科學家們在太空中發現了一種“前所未有的”能量爆發，其被稱為伽瑪射線暴（GRB），它在某些波長上看起來比迄今為止觀察到的任何此類事件都要明亮。

伽瑪射線暴是由強烈的宇宙現象引發的巨大爆發，例如巨大恆星的死亡，它們產生了宇宙中一些最明亮的景象。在費米伽馬射線太空望遠鏡和尼爾·蓋爾斯·斯威夫特天文台（NASA的兩項任務）上周日探測到這一特殊的爆發后，這一消息開始在社交媒體上流傳，一些天文學家將其描述為“一個非凡的事件”，可能是“有史以來最亮的GRB”。

萊斯特大學的天文學家Phil Evans在斯威夫特X射線望遠鏡項目團隊工作，他在周一的一條Twitter上描述了這個被稱為GRB 221009A的爆發，“真的非常明亮”。

在給Motherboard的一封電子郵件中，Evans強調說，這一發現是全新的，以至於需要一段時間來解讀其意義，但他指出，這一爆發“顯然是我們在X射線中看到的最亮的GRB，至少在我們觀察到的最初爆炸后的時間內是這樣”。

Evans說：“新的GRB 221009A比典型的GRB要亮1000倍左右，比以前看到的最亮的GRB要亮幾百倍–但這只是在X射線中是真的。在伽馬射線中，它是所看到的最亮的之一（根據費米望遠鏡團隊的報告）。”

阿拉巴馬大學的天文學家Marcos Santander在一封電子郵件中指出，費米衛星的伽馬射線暴監測器（GBM）是第一個檢測到該事件的，並立即將其標記為特殊事件。

Santander告訴Motherboard：“GBM是最多產的GRB探測器，平均來說，它大約每天都能探測到一個GRB，而且自2008年費米衛星發射以來，在超過14年的運行中，它已經收集了數千個GRB。在這幾千個中，10月9日的那個是迄今為止最亮的。”-事實上，它是如此之亮，以至於“鑒於在非常短的時間內有如此多的伽瑪射線到達，它使儀器一時什麼也看不見。”

他繼續說：“GRB也是宇宙中最發光的事件。這一次的內在亮度可能是太陽的10^22倍，或者是銀河系所有恆星在GRB發生的那段短時間內的全部能量輸出的大約一萬億倍，如果我的數字沒錯的話。”

這場宇宙“燈光秀”可能標誌着一顆大質量恆星的能量死亡，以及它隨後轉變為一個黑洞。它在某些波長上是無與倫比的，部分原因是它發生在離地球約20億光年的地方。這在客觀上是一個巨大的距離，但對於一個GRB來說，它是比較近的。

Evans說：“當然，請記住，這個事件是非常新的，我們需要時間才能了解全貌，所以這在某種程度上是初步的。然而……它似乎是一個’長GRB’，而這些是相當好理解的。發生的情況是，一個非常大的、快速旋轉的恆星，達到了它的核反應不能再產生足夠的能量來支持恆星的重量。它的中心塌陷，形成一個新的黑洞，這就釋放出大量的能量。”

“這導致構成恆星的一些物質從恆星的頂部和底部以狹窄的’射流’發射出去–以近乎光速運動的物質射流，”他繼續說。“如果這些射流中的一個指向地球，我們就會看到GRB。所以這就是這裡所發生的事情。為什麼這一次與其他的相比如此明亮，目前還不清楚，儘管部分原因是它就在附近。”

自2004年以來一直在地球軌道上運行的Swift沒有發現GRB 221009A的最初爆發，因為我們的行星擋住了那片天空。但是該天文台的突發警報望遠鏡（BAT）在近一個小時后發現了爆炸的輝煌後果，當時它的餘波進入了人們的視野。

Evans說：“這完全是史無前例的–爆炸本身只持續了大約5分鐘（這對一個GRB來說是相當典型的），但是GRB爆炸之後會有一個’餘輝’，通常會相對迅速地消失。我們以前從來沒有一個GRB的餘輝如此明亮以至於觸發了BAT。”

這個GRB在光學波長下似乎不是很亮，但這可能是由於它在天空中的位置以及缺乏用光學儀器立即觀察的結果。

Evans表示：“由於這個GRB所處的位置，我們必須通過我們銀河系的圓盤來觀察它。那個圓盤吸收了非常多的光學光線，所以如果它在一個’更好’的天空中，它將會更亮。”

“另一件事是，據我所知，沒有人用光學望遠鏡觀測到它，直到Swift探測到它之後，所以在GRB發生55分鐘之後（這是因為Fermi沒有給出GRB所在的非常好的位置；Swift有）。如果人們在它剛發生時就觀察到它，我個人不會對它打破所有的光學記錄感到驚訝……但由於他們沒有這樣做，我們不能說它做到了。”

鑒於其令人印象深刻的亮度和令人難以置信的可能起源，Evans和許多其他科學家將密切關注GRB 221009A的演變，因為它逐漸變成了低能量的光形式。

Santander說：“我認為第一步是將所有觀測該爆發的儀器所收集的所有數據拼湊起來，開始研究這一事件實際發生的細節。這些到底是宇宙中能量最強的爆炸，所以你想了解什麼樣的天體能產生這樣的事件，是什麼驅動這種極端的發射，被加速的粒子類型等等。”

“不僅如此，由於距離如此遙遠，這些GRB可以作為一個探針來研究中間空間的特性，從早期幾代恆星留下的光量，到研究我們銀河系的塵埃雲，甚至是基本物理學的測試，”他補充說。“會有很多關於這個爆發的論文，第一步是把所有的信息放在一起，不同的觀測站提供不同的視角，所以隨着分析的進行和發表，會有更多的信息。”

所有這些新的研究將有助於解釋為什麼這個遙遠的黑洞的誕生會產生如此刺眼的宇宙焰火，這個問題可以為了解宇宙中最有能量的現象打開一扇窗。

Evans總結說：“這裡的關鍵科學是，我們正在研究真正的極端物理學–非常強大的引力，大質量的物體以非常高的速度運動，同時溫度極高–這些條件你永遠無法在實驗室中創造出來，所以我們能夠開始了解這些的唯一途徑是通過研究像GRB這樣的極端天體。很多開放性的問題都是相當詳細的物理學問題（我並不聲稱了解所有的問題！），特別是關於這些噴流內部發生了什麼–粒子如何被加速、相互作用、輻射能量等等。因為這個事件是如此明亮，它真的代表了一個可怕的數據集，可以用來探測這些物理學。”