最強伽馬射線暴

異常明亮的射線暴

10月9日上午，多個X射線和伽馬射線望遠鏡探測到了一個異常明亮且持久的高能輻射脈衝信號。這一現象吸引了世界各地天文學家的注意，他們紛紛將望遠鏡對準那部分天空，想要更多地瞭解這場不同凡響的大爆發。

編號爲GRB 221009A的伽馬射線暴源自於天箭座方向的天空。(圖/International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/B. O'Connor (UMD/GWU) & J. Rastinejad & W Fong (Northwestern Univ))

這一強大的信號源自一個伽馬射線暴。天文學家將其命名爲GRB 221009A，發生在天箭座方向距離地球約24億光年之遠的地方。這很可能是迄今爲止觀測到的威力最大的一次伽馬射線暴。天文學家認爲，它很可能源自於一個新誕生的黑洞。

儘管後續觀測仍在進行，但天文學家已經在發現之後的第一時間將其發表在了《天文學家電報》上。

長暴與短暴

伽馬射線暴是發生在遙遠星系中的高能暴發。在宇宙中，當大質量恆星走向生命的終點時，就會經歷這樣一次異常劇烈的爆炸。爆炸釋放出巨大的能量，成爲宇宙中最璀璨明亮的煙火。這種強烈的射線暴在一秒鐘內所釋放的能量可與太陽一生所釋放的能量相媲美。

伽馬射線暴分爲兩類，持續時間從幾毫秒到幾小時不等。持續2秒以上的長暴，它們通常伴有明亮的餘輝，往往與有快速的恆星形成的星系有關。天文學家認爲，長暴與大質量恆星坍縮形成中子星或黑洞有關。

持續時間不到2秒的伽馬暴被認爲是短暴，通常來自很少有恆星形成的區域。天文學家認爲，短暴可能是兩顆中子星併合的結果，或者一顆中子星與一個黑洞併合形成一個千新星的結果。這一假設在2017年得到了證實，當時，LIGO合作組捕捉到了兩顆中子星併合時發出的引力波信號，同時還有一個與千新星有關的強大的伽馬射線暴事件。

正在誕生的黑洞

新發現的GRB 221009A屬於長暴，它很可能代表着一顆新黑洞的誕生。當黑洞形成時，會驅動強大的粒子噴流。這些粒子噴流被加速到接近光速的速度，然後穿過前身星的殘骸，在流入太空時發射出X射線和伽馬射線。當這些噴流的方向大致指向地球時，就能以明亮的X射線和伽馬射線閃光的形式被探測到。

自20世紀90年代以來，天文學家已經探測到數以千計的伽馬射線暴，而GRB 221009A是其中最爲獨特的一個。與那些典型的伽馬射線暴相比，距地球約24億光年之遠的GRB 221009A要比其他伽馬射線暴近得多。

費米γ射線空間望遠鏡對以GRB 221009A爲中心的天空進行了超過10個小時的觀測。每一幀顯示的是能量大於100MeV的伽馬射線，顏色越亮表示伽馬射線信號越強。（圖/NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration）

除了距離近之外，GRB 221009A也是有記錄以來的能量最高、最明亮的伽馬射線暴。費米γ射線空間望遠鏡對這次伽馬射線暴進行了長達10多個小時的探測，發現異常長的GRB 221009A的餘輝在所有波長上都打破了記錄。下一個如此高能的伽馬射線暴可能在幾十年甚至幾個世紀內都難以出現。

解決基本大問題

值得注意的是，有報告稱，GRB 221009A事件的高能輻射干擾了地球電離層，影響了長波無線電傳輸。尋找高能光子的探測器發現了能量高於任何大型強子對撞機所能產生的任何粒子。中國的高海拔宇宙線觀測站（LHAASO）也對這一事件進行了探測。LHAASO能觀測到大量高能光子，最高能量可達到18 TeV（太電子伏特），它將有助於我們理解，這些高能粒子是如何打破我們對物理學的標準理解，在歷經24億光年的距離後仍然能夠存活下來的。

此外，得益於GRB 221009A離我們相對較近，讓我們能夠探測到如此高能和如此長的射線暴。這意味着，通過分析GRB 221009A，天文學家或許能獲悉許多在過去無法看清的細節，爲解決像黑洞的形成或暗物質模型的測試等基本問題帶來新的線索和見解。

#創作團隊：

撰文：不二北斗

#參考來源：

https://svs.gsfc.nasa.gov/14227

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/nasa-s-swift-fermi-missions-detect-exceptional-cosmic-blast

https://noirlab.edu/public/news/noirlab2224/?lang

http://www.ihep.cas.cn/xwdt/gnxw/2022/202210/t20221016_6531791.html

#圖片來源：

封面圖：NASA

首圖：NASA/Swift/A. Beardmore