一个科学家们确定,以我们所见过的最大能量照亮天空的太空爆炸是由携带大量爆炸的恒星内脏的结构喷流直接指向地球引起的。
伽马射线暴GRB 221009A,,太亮了,我们的乐器。但当它的第一个迹象出现时,科学家们争先恐后地将望远镜指向它的方向,通过收集到的大量数据,一个国际科学家小组终于弄清楚了超新星是如何产生如此强大的爆炸的。
GRB 221009A,绰号“BOAT”(史上最亮的意思),是一颗距离我们相对较近的 24 亿光年的大质量恒星死亡的结果,在排出其外层后坍缩成黑洞。这次塌缩产生的伽马射线暴包含一个狭窄的、结构化的射流,周围有更广泛的气体流出。
这是出乎意料的;我们目前的模型预测爆炸只会产生一架喷射机。这些发现对我们理解黑洞的形成以及宇宙中最明亮的爆炸如何发生具有重要意义。
乔治华盛顿大学的天文学家布伦丹·奥康纳表示:“GRB 221009A 代表了我们对伽马射线爆发的理解迈出了一大步,并表明最极端的爆炸并不符合普通伽马射线爆发的标准物理假设。” ,新论文的主要作者。
“GRB 221009A 可能相当于长伽玛暴的罗塞塔石碑,迫使我们修改关于大质量恒星塌缩中相对论外流如何形成的标准理论。”
伽马射线暴是宇宙中最强大的爆炸,其发生方式有多种。像GRB 221009A这样的长时间伽马射线暴是由大质量、快速旋转的恒星死亡引起的。
当它们到达生命的终点时,这些恒星的核心不再受到向外的聚变压力的支撑,会在重力作用下塌陷,形成超致密的物体,例如黑洞。与此同时,外层恒星物质在一次巨大的爆炸中向外喷射,形成超新星。
虽然GRB 221009A的持续时间很长,表明它是超新星,但我们并不能立即清楚地看到它是什么。但爆炸的绝对威力——高达 18 太电子伏特,这是一个令人瞠目结舌的记录——确实令人费解,而且随着科学家们继续挖掘,这个谜团只会加深。
我们知道伽马射线暴伴随着喷气式飞机,从倒塌物体的相对两侧出现的双材料柱,在相对论速度;也就是说,光速的很大一部分。我们还知道,当这些喷流直接指向我们时,它们会显得更亮。想象一下直接凝视手电筒的光束,而不是斜视。
科学家们已经得出GRB 221009A喷流指向地球的结论,但爆炸的余辉在几个月后仍然很明亮。这不是狭窄发射射流的特征,表明正在发生其他事情。
研究小组的分析表明,其他原因是喷射流在穿过时拖曳着大量喷射出的外层恒星物质。
“GRB 喷流需要穿过它们形成的坍缩恒星,”天体物理学家亨德里克·范埃尔滕解释道英国巴斯大学的教授。
“我们认为在这种情况下造成差异的是恒星物质和喷流之间发生的混合量,这样激波加热的气体一直出现在我们的视线中,直到任何特征喷流特征都消失了。将会在余辉的总体发射中消失。”
这些发现可能有助于解释之前异常明亮的伽马射线爆发,但这些爆发也没有表现出典型的喷流特征。这些爆炸也可能由指向我们方向的狭窄喷射流组成,喷射流穿过并拖曳爆炸恒星的内脏。
“特别长的GRB 221009A是有史以来最亮的GRB,它的余辉打破了所有波长的所有记录,”奥康纳说。
“由于这次爆发非常明亮,而且就在附近,我们认为这是一个千载难逢的机会,可以解决有关这些爆炸的一些最基本的问题,从黑洞的形成到暗物质模型的测试”。
该研究发表于科学进步。