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一场"不起眼"的伽马暴,换个角度看竟是怪兽级爆炸

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2026年3月10日,美国宇航局的费米伽马射线空间望远镜捕捉到了一次编号为GRB 260310A的伽马射线暴。它的第一波伽马射线闪光持续了将近一分钟,但释放的能量相对不大。紧接着,它的可见光余辉在几个小时里逐渐变亮,亮度甚至超过了宿主星系。更奇怪的是,在最初的X射线闪光之后,X射线余辉又亮了一次,并且保持了数月可见。


在天文学里,异常值总是值得追下去,因为它们往往藏着新东西。一个国际研究团队对这次爆发做了多波段观测,成果发表在《天体物理学快报》上,论文标题是《GRB 260310A中来自偏轴喷流的极亮缓慢上升余辉》,第一作者是罗马第二大学物理系博士后杨宇涵(Yu-Han Yang)。

论文合著者、负责射电观测的罗伯托·里奇(Roberto Ricci)说:"我们每年看到数百次伽马暴,但最古怪的那些才最有信息量。我们可以解释这次爆发的单个特征,但要把它们全部装进同一幅图景,难得多。"

要理解它,就得跨多个波段同时看。费米望远镜一发现GRB 260310A就发出警报,随后美国宇航局的钱德拉X射线天文台、欧洲空间局的XMM-牛顿、中国与欧洲空间局合作的爱因斯坦探针、大型双筒望远镜和卡尔·詹斯基甚大天线阵都参与了观测。西班牙卡拉尔阿尔托天文台也提供了观测,确认这次伽马暴背后是一颗超新星。

研究团队在论文中写道,GRB 260310A是一次邻近的长时标伽马暴,红移约0.153,与一颗宽线Ic型超新星成协。"尽管它的瞬时伽马射线输出不大,GRB 260310A却拥有X射线、光学和射电波段有史以来观测到的最亮余辉之一。"

大多数伽马暴被探测到,是因为它的一条喷流正对着我们。第一作者杨宇涵打了个比方:"就像手电筒,正对着看时喷流最亮。我们的大多数模型都是用这种视角的事件校准的。这次爆发给了我们一个机会,去看那道强光之外的东西。"

GRB 260310A的喷流并没有对准我们,这解释了它部分异常的光变模式,尤其是偏弱的初始伽马闪光。但它后期的表现却属于最亮的一档:X射线和光学余辉的亮度都排进观测记录的前1%,射电亮度排进前5%。

"我们是从侧面看它的,"杨宇涵说,"随着喷流减速,它的光在更宽的角度范围内变得可见,让我们能从外缘一路探测到喷流的内核。"

更奇怪的事发生在约三周后:X射线再次变亮,并维持了大约一周,然后才逐渐暗下去。"这很出乎意料。起初我以为是有另一个X射线源污染了我们的观测,但变亮确实来自余辉,"负责协调X射线监测的杨宇涵说,"这促使我们去探索一种更复杂的喷流形状。"

只有美国宇航局的钱德拉X射线天文台具备所需的角度分辨率,能分辨出是否存在污染源。研究人员动用了钱德拉的部分台长自由支配时间观测GRB 260310A,结果排除了污染源的可能。

那么,整体解释是什么?作者们在论文中写道:"我们认为,弱瞬时辐射、偏硬的峰值能量和较晚的余辉起始,这三者的组合可以由一个偏轴视角的伽马暴喷流自然解释。"关键在于,它包含两个独立的激波。

"对宽波段光谱的分析支持存在两个辐射成分:一个明亮的反向激波主导射电并延伸到光学波段,一个正向激波贡献光学辐射并在X射线波段占主导,"研究人员解释说。

已有的双激波模型并不能完全套上这次爆发。作者们写道,和明亮的伽马暴余辉常见的情况一样,标准反向激波加正向激波模型都无法解释它。

长期X射线监测给出了另一条线索:"我们在约20至30天处识别出一次特殊的晚期再增亮,它出现在一段快速衰减之后。这种行为很难用单一正向激波模型容纳,可能意味着一次晚期的能量注入刷新了激波,或者外流中存在额外结构,比如双成分喷流。"

伽马暴最初被想象成从超新星向外发出的单角度锥体,但这个解释没能站住脚。带正向激波和反向激波的双成分喷流,能更准确地解释某些伽马暴的复杂光变。在这个模型里,喷流有一个明亮的内核,外面包着一层较暗的鞘。

正对着看的喷流被排除,而从侧面看、且具有两个成分的喷流可以解释这些观测。"一个近似轴上视角的低速喷流,无法在单一喷流模型里同时凑出早期峰值和晚期再增亮,而一个偏轴的双成分喷流可以同时容纳这两个峰,"研究人员解释道。

这次伽马暴相对偏暗,并不是因为它本身暗,而是因为我们的视角。"我们证明,视角效应解开了这次爆发性质中表观的矛盾。光学余辉的缓慢上升和延迟起始,支持喷流偏轴的图景,"作者们写道。

不过,视角只能解释一部分。那次不寻常的晚期再增亮,即便对双成分喷流来说也很古怪。"这次晚期再增亮是对双成分喷流模型的关键检验,"研究人员写道,"如果把它解释为一个更偏轴视角下出现的窄喷流内核,那对正轴观察者而言将意味着极端的亮度和能量。"

杨宇涵说:"在我们看来平平无奇的一次伽马暴,对一个正对着喷流内核看过去的观察者来说,也许就像一场怪兽级的爆炸。我们的模型显示,这次爆炸把大约十亿年太阳的能量输出,塞进了一束铅笔粗细的喷流里。"

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