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天文界发现伽马暴新类型,4分钟两次接连爆发 现有理论难圆其说?

2016 年,雨燕空间望远镜捕捉到编号为 GRB 160425A 的伽马射线暴。伽马射线暴是已知最猛烈的天体爆发现象,一次经典爆发仅持续数秒,释放的能量却超过太阳百亿年寿命的辐射总和。

最初天文学家以为这是普通长暴,提取详细亮度变化曲线后发现异常 —— 整个事件并非连续爆发,被一段空白期切成两段,前后像两个完全独立的事件,研究团队将前一段命名为 G1,后一段为 G2。

G1 的持续时间仅有 1.7 秒,亮度曲线呈现尖锐的单峰形态,像一道短促的闪电划过天空,之后则是长达 4 分钟的平静期。

G2 的持续时间是 51.2 秒,亮度变化平缓宽阔,是典型的长暴轮廓。后续研究显示,两段爆发定位的天区完全重合,地面望远镜也确认它们对应同一个宿主星系,该星系的红移值是 0.55,对应的光行距离大约是 52 亿光年。

天文学家曾以 2 秒为界,把伽马射线暴分为短暴和长暴两类,这套沿用多年的分类框架几乎覆盖所有观测事件。

短暴源自中子星、黑洞等致密天体的合并碰撞,长暴则来自大质量恒星临终时的核心坍缩爆炸。但 GRB 160425A 的出现彻底打破了这一分类 ——G1 是标准短暴特征,G2 完全符合长暴属性。

为排除误判,天文学家对比多项鉴定标准:G1 的高能光子占比极高,亮度最快可在 18.5 毫秒内发生显著变化,不同能量光子几乎同时到达,精准落在短暴分布范围内;G2 的光谱偏软,亮度变化速度慢了近 30 倍,低能光子比高能光子晚到约 1.15 秒,完全符合长暴特征。

再排除巧合可能:若两次爆发来自两个独立天体系统,在 4 分钟内出现在同一天区的概率仅万亿分之 2,即便算上望远镜十多年的全部观测时长,这种巧合发生的概率也只有百万分之一到十万分之一。

若来自同一个星系的两次独立爆发,概率更低至八到十万亿分之八。两次爆发来自同一天体系统的概率仅万亿分之 2,这一结论让天文学家排除了巧合的可能。

天文学家逐一排查了所有常规解释,均被否定:若 G1 是长暴的前驱信号,其峰值亮度应远低于主爆,但 G1 的峰值亮度反而比 G2 更高,且前驱信号与主爆性质应相近,不可能出现两类爆发的巨大差异。

若 G1 是短暴的延展辐射尾巴,其总能量是 G1 的近 3 倍,完全是主爆规模,不可能是附属尾巴。

最后只剩一种可能:这是人类从未识别的爆发模式,同一天体系统同时兼具致密天体合并和恒星坍缩两种模式,才能解释 4 分钟内接连出现两类伽马暴。

这种猜想面临巨大理论挑战,目前没有成熟的天体物理模型能解释同一天体在短短 4 分钟内上演两种剧烈爆炸,这是之前从未想过的事。这是人类从未识别的爆发模式,也侧面印证了人类对伽马射线暴的认知还有很大不足。

这项研究的发现,打破了沿用多年的伽马暴分类框架,也为天文界提出了新的谜题,未来还需要更多观测和研究来揭开这个宇宙爆发的真相。