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10億光年外的深空忽然出現閃光,哈勃觀測后,發現不可思議的爆發!

這個是雙子座望遠鏡和哈勃望遠鏡聯合觀測的一個深空圖

在圖中我們可以看到一個紅點,這個紅點距離我們很遠,大約10億光年,但它不是某種天體,它是一次高能的爆發事件--伽馬射線暴(GRB211211A)的閃光。

這次的伽馬射線暴很特別,它與以往的爆發有很大的不同。

GRB211211A的發現

2021年12月11日,費米伽馬射線望遠鏡捕獲到了一次非常高的能量爆發,其光子攜帶的能量是高達10億電子伏特,持續的時間很長,大約50多秒。

伽馬射線暴的高能閃光

于此同時,雨燕天文台也注意到了這次爆發,并確定了其方位,它是來自牧夫座,距離我們遠在10億多光年,如此遙遠還能具有這樣強大的能量,這無疑是一次恐怖的爆發-- 伽馬射線暴

之后,它便被編號為了 GRB211211A。也就是21年12月11日發現的第一個伽馬射線暴。

伽馬射線暴示意

伽馬射線暴的恐怖在于,它是將爆發的能量都集中在兩股集束之中,若是被這樣的能量掃射,哪怕遠在幾千甚至上萬光年,都有可能給生物帶來滅頂之災,不過幸好,目前發現的伽馬射線暴 都是來自銀河系之外的遙遠星系,銀河系內至今還未發現一次相關事件。

但天文學家也提到,像銀河系內的O型恒星和沃爾夫拉葉星這樣大質量的恒星爆炸,是有可能產生伽馬射線暴的,其中最著名的海山二,它便是一個可能的源。

快要爆發的海山二

伽馬射線暴形成機制

伽馬射線暴的爆發看似只是一次高能的閃光,沒有什麼規律可循,不過經過長期的研究,我們發現了兩種類別: 長暴短暴

長暴指的是大于兩秒的爆發,短暴則是小于兩秒的爆發。

有兩種爆發,那麼就預示著,它存在 兩種不同的物理機制

現在我們對長暴的普遍理解是這樣的:它是來自大質量恒星生命末期發生的超新星爆發,超新星爆發的同時,其內核塌縮為了一顆黑洞,黑洞強大的引力將恒星的殘骸物質聚集,形成一圈環繞它的吸積盤,吸積盤具有很強的磁場,磁場會將這些落入的物質從黑洞兩極噴出,形成兩股射流,進而形成伽馬射線暴。

長暴形成演示

而短暴,則是來自致密雙星的合并,一般被認為是來自中子星和中子星的合并。這種合并的爆發稱為千新星。

短暴形成示意

所以,長暴對應 超新星爆發,短暴則對應 千新星的爆發

這是一直以來我們對伽馬射線暴研究而得出的答案。

但21年12月11日這次發現的伽馬射線暴,卻并不是這樣。

GRB211211A的疑點

50多秒的持續時間,很肯定,這是一次長暴。

所以爆發發生之后,天文學家很快就想到觀測它的余暉,就是高能電磁波之后的閃光,像X射線,可見光再到紅外波段的影像,以尋找超新星的跡象。

GRB211106A 短爆余暉

但觀測之后,天文學家很疑惑,他們并沒有找到像超新星對應的消失慢和明亮的余暉,它的余暉 很微弱,并且紅外影像還亮于可見光的影像,余暉消失的也很快。這與 千新星的特點很像

之后尋找其宿主星系,發現它也并不在宿主星系之內,而是在星系的外圍

宿主星系G1距離GRB211211A有一定的距離

這樣種種的跡象都指明, 它不是一次超新星,而是千新星

那麼這就變的很有趣,之前我們對長暴和短暴的認識,似乎出現了新的狀況。

長暴不一定都是來自超新星,它也可以由千新星產生

但這種千新星,似乎不是普通的千新星。

2022年12月《自然》雜志上連發兩篇論文,對這樣的新情況做出了三種可能的解釋。

一種解釋是認為,這次的雙中子星合并,并沒有立即形成黑洞,而是先形成了一顆更大的中子星,這顆中子星有那麼一瞬是頂住了巨大的壓力,使它晚了一些時間塌縮為一顆黑洞。這為能量的釋放延長了一些時間,從而形成長暴。

另一種可能是,這是中子星與一個小型黑洞的合并,在和黑洞合并時,黑洞吞噬中子星的速度稍微的慢了些。

而第三種是這樣認為,這次的千新星可能是中子星與白矮星的合并,它們合并之后是形成了一顆磁星,磁星具有很強的磁場,它為伽馬射線暴提供了額外的能量,從而形成長暴。

對于事實,我們目前仍在探索,所以到底是哪一種我們還無法清晰,不過有一點可以肯定,通過這次研究讓我們知曉,之前我們對伽馬射線暴的了解還只是很小的一部分,這樣的高能閃光看似只有幾十秒,但它產生的物理機制,卻有許多未知的謎題。

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