[读懂科学]“得有多大的恒星死亡”……史上最强爆炸诞生
NASA研究团队发布去年10月“史上最强”伽马射线爆发分析结果
“一万年才发生一次的概率”……分析为超大质量恒星爆炸
去年10月,一次超强伽马射线暴现象冲击了太阳系内部,令天文学家震惊。分析结果显示,这次爆发是人类历史上首次观测到的规模,即大约每1万年才会发生一次的有史以来最强烈爆发。
美国国家航空航天局(NASA)29日表示,由美国路易斯安那州立大学教授 Eric Burns 领导的研究团队,于28日(当地时间)在夏威夷举行的美国天文学会高能天体物理学分会第20次年会上发表了相关论文。
去年10月9日,安装在哈勃等多台空间望远镜上的伽马射线观测装置观测到前所未有强度的伽马射线暴(GRB)现象,并将其命名为 GRB 221009A。天文学家还给它起了一个绰号“BOAT”,意为“有史以来最明亮的”(brightest of all time)。
Burns 教授团队利用 NASA 的费米伽马射线空间望远镜、俄罗斯的 Konus 观测器以及 NASA 的 Wind 卫星等设备获取的数据,研究当时这次伽马射线暴在发生频率上属于怎样的规模。
Burns 教授在当天会议上表示,“(GRB 221009A)毫无疑问是一场怪物级爆发,非常特殊,此前从未观测到过类似规模的事件”,“这种现象大约每1万年才会发生一次。它有可能是在人类文明开始以来袭击地球的最明亮伽马射线暴。”
实际上,当时这次伽马射线暴强度极高,一度使大多数卫星和空间望远镜上搭载的伽马射线观测设备瘫痪,无法进行实时强度测量。从射电波段到伽马射线的广泛电磁波谱爆发都被 NASA 及其他国家的观测设备捕捉到。不仅国际空间站(ISS)的X射线望远镜、NASA 的中子观测设备检测到信号,甚至连正在星际空间航行的“旅行者1号”也发回了探测结果。
研究团队对费米伽马射线空间望远镜的数据进行了恢复,并与俄罗斯、中国方面的数据以及 NASA 历年来的伽马射线暴测量数据进行了比对。结果得出结论,这次爆发比此前观测到的最强爆发还要强70倍以上。研究还表明,这次事件发生在距离地球约19亿光年的位置,且强烈爆发持续了2秒以上,成为目前已知持续时间最长的伽马射线暴之一。在短短几秒内释放出的能量,超过了太阳在约100亿年中产生的总能量。
NASA 称,“天文学家认为,这次爆发是由于一颗大质量恒星的核心因自身质量而坍缩并爆炸,在诞生新黑洞的过程中产生的现象”,“黑洞快速吸积周围物质时,向相反方向喷射出包含接近光速加速粒子的喷流,通过这一过程,强烈的X射线和伽马射线被喷射到宇宙中。”
迄今为止,天文学家认为伽马射线暴主要由两种原因引发:若持续时间在2秒以下的短时伽马射线暴,多在类似中子星这样的超高密度恒星发生碰撞时产生;若持续时间可长达数分钟,则多在大质量恒星坍缩、濒死并诞生黑洞时发生。这次事件持续时间超过2秒,被推测与黑洞的诞生有关。
以往,当出现这类类型的伽马射线暴时,通常会在数周内观测到明亮的超新星(恒星爆炸并转变为黑洞时出现的极其明亮的现象)。但这一次至今仍未发现任何超新星迹象,因而成为一个谜团。科学家认为,即便在该位置确实出现了超新星,也可能因观测条件所限而难以探测。GRB 221009A 出现在银河系盘面上方仅数度的位置,这意味着厚重的尘埃可能遮挡了大部分光线。
研究团队成员、荷兰拉德堡德大学天文学教授 Andrew Levan 表示:“这次爆发的亮度极其惊人,但我们无法就此断定一定存在超新星”,“仍需持续观测,也不排除恒星整体未发生爆炸,而是直接转变为黑洞的可能性。我们计划动用詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)和哈勃,在数周内开展追加观测。”
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