两种不同类型的伽马射线爆发相隔 4 分钟。天文学家以前从未见过这种情况。

两种不同类型的伽马射线爆发相隔 4 分钟。天文学家以前从未见过这种情况。


伽马射线暴 (GRB) 是自大爆炸以来能量最高的宇宙事件之一,释放出能量最高的辐射类型——伽马射线——正是伽马射线将谦逊的布鲁斯·班纳变成了狂暴的绿巨人,但其程度却达到了天文数字,可能对行星造成毁灭性影响。

伽马暴按瞬态性分类,包括持续时间少于两秒的短时暴和持续时间超过两秒(可能更长)的长时暴。

前者被认为起源于中子星和黑洞等致密天体的各种碰撞和合并。

后者通常与核心塌缩超新星有关,即垂死恒星的爆发,其质量可能是太阳的数十倍。

现在,天文学家报告了一个与迄今为止观察到或预测的任何其他事件不同的事件:短暂的 和 一次长爆发伽玛暴,间隔仅四分钟——这种情况前所未有地奇怪,可能需要重新考虑伽玛暴分类和起源场景。

这个异常壮观的标本被命名为GRB 160425A,在发表于 自然天文学。

“这是迄今为止唯一具有如此奇怪性质的事件,”通讯作者、香港大学天体物理学家张兵告诉 ScienceAlert。

“我认为这是两个独立的伽玛暴,但它们同时发生(在同一方向和大约同一时间)的可能性非常低 [that] 我们不得不承认,这两个人有着相同的起源。”

两种不同类型的伽马射线爆发相隔 4 分钟。天文学家以前从未见过这种情况。
a 面板显示了伽玛暴的宿主星系,而其他面板则显示了各种望远镜观察到的同一片天空,十字准线标记了爆发的余辉。 (李等人, 纳特·阿斯特朗2026)

2016 年 4 月 25 日,尼尔·盖雷尔斯·斯威夫特天文台在太空中探测到了这次爆炸,这是必要的,因为地球大气层对伽马射线是不透明的,然后地面望远镜跟踪了逐渐消失的余辉。

它的宿主星系(可能是一对合并星系)距离我们如此遥远,以至于爆发的光花了大约 55 亿年才到达我们。

因此,这一事件发生在我们太阳系形成之前近十亿年,它的高能光穿越了超过三分之一的宇宙历史到达了我们这里。

第一个GRB,称为G1,持续了不到1.7秒,与合并起源有关,而第二个爆发,称为G2,持续了51.2秒,与塌缩恒星起源有关。

人们认为伽玛暴以聚焦光束的形式释放能量。为了相关性暂时忽略这一事实,第一次爆发释放了数十亿年的太阳能,第二次释放了大约三倍的能量:

张解释说:“太阳在整个生命周期中发出的总能量不足以解释第二部分。”并指出,考虑束状释放会大大改变数学。

总而言之,这一发现与之前的任何伽玛暴不同,因为它结合了三个特征:两次独立的爆发、它们之间的安静间隙以及它们是不同类型的伽玛暴。

研究人员描述了五种可能的解释,他们指出每一种解释都是“具有挑战性的”,阐明了前面提到的天文可能性。

第一个是偶然。也许这些爆发来自不同的主星系,这些星系在空间和时间上都是重合的,彼此的间隔大约在四分钟之内,并且都将它们的喷流指向地球。

这种情况在任何时刻、任何一片天空中发生的几率约为万亿分之二;即使斯威夫特观察了这么多年,这种比例也只有十万分之一到千万分之一左右。

第二种解释是,这两次爆发起源于同一个星系,但地点不同。这种可能性可能在十万亿分之八到万亿分之八之间,一旦考虑到斯威夫特多年的观察结果,这种可能性就比第一种情况更小了。

从长远来看,10 万亿天相当于超过 270 亿年,几乎是宇宙年龄的两倍。

想象一下,您和一位朋友各自从 10 万亿天的日历中随机选择一个晚餐日期,以及你们俩落在同一个日期的几率。 (还要假装你们都很长寿,而且很少有出色的约会。)

解释三是,我们看到了 I 型伽马暴(短持续时间)的罕见版本,它是由中子星等天体碰撞产生的,会发出大爆炸(不是 这 大爆炸)随后是较弱的尾状发射。

然而,它们之间漫长而安静的间隙,以及第二次爆发能量太大而不仅仅是尾巴的事实,使得这种情况不太可能发生。

输入解释四:这个事件是否可能是一个单一的 II 型伽玛暴(长持续时间),来自一颗垂死的大质量恒星的塌缩,主爆炸 (G2) 是由较小的死亡床发射 (G1) 开始的?

换句话说,在这颗注定失败的恒星致命地吐出其放射性内脏之前,恒星会打嗝吗?也许不会,因为这样的过程可能会产生较弱的初始排放。

最后,解释五可能是最有趣且不标准的。这种双伽玛暴可能起源于一个单一系统,该系统包括未确定类型和数量的天体,产生相互交织的爆炸,通过某种尚无法确定的机制将宇宙中两个最强烈的能量事件连接起来;千古之谜。

“这是困难的部分。我们已经没有了可能性,”张说。

“所有的情况都有严重的困难,”他总结道。 “作为一名研究伽玛暴二十多年的理论家,这对我来说确实是一个挑战。”

该研究发表于 自然天文学。

本文由丽贝卡·戴尔 (Rebecca Dyer) 进行事实核查并由丽贝卡·戴尔 (Rebecca Dyer) 编辑。虽然我们为我们的流程感到自豪,但我们只是人类。如果您发现错误,请告诉我们。



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