2021年12月11日,美国国家航天局(NASA)的格雷尔斯雨燕天文台(Swift)和费米γ射线空间望远镜(Fermi)探测到来⾃约10亿光年外的⼀次⾼能光暴,记录了⼀次持续了50多秒的γ射线暴,以及与其相关的可⻅光、红外以及X-射线发射。Swift团队迅速确定了它的位置,发现这是⼀起位于牧夫座的γ射线暴(GRB),编码GRB 211211A。
γ射线暴是我们宇宙中可以在任意位置出现的短暂⽽强烈的闪光。⼏⼗年来,天⽂学家根据这种光暴的持续时⻓将其分为两种类型:持续2秒以内的为短暴,2秒以上的为⻓暴。天⽂学家认为,不同类型的γ射线暴与不同的宇宙事件有关:短暴源⾃于两颗中⼦星的碰撞、并合,形成⼀个新的⿊洞(或中⼦星)的过程;⻓暴源⾃于⼤质量恒星的坍缩。当双中⼦星并合形成千新星时,就会产⽣短暴。
⻓暴的形成与⼤质量恒星坍缩有关,其光谱特征与超新星⼀致。
新观测到的GRB 211211A却挑战了这个⻓期存在的认知模式,打乱了科学家对γ射线暴的理解。虽然GRB 211211A的⾼能光暴持续了50多秒,但它并⾮简单的⻓暴——它的放射特征与⻓暴事件的特征不符。世界各地多个研究团队对GRB 211211A展开了分析研究。
12月7日,《⾃然》和《⾃然天⽂学》上刊登了五篇论⽂来报告这个颠覆了之前关于这些⾼能宇宙爆发是如何发⽣的理论的γ射线暴。新研究表明这次事件似乎是由⼀个致密的双星系统在并合时产⽣的。
就γ射线暴⽽⾔,持续了50多秒的GRB 211211A是⼀次距离我们相对较近的暴发事件,这使得研究⼈员得以在事件之后继续使⽤地⾯望远镜对其仔细观测。然⽽,⼏周过后,天⽂学家并没有如预期的那样发现超新星,这让研究⼈员开始感到困惑。此外,观测结果还显示,与典型的⻓暴相⽐,GRB 211211A发出了多得多的可⻅光和红外光。
不管GRB 211211A的确切起源究竟是什么,它对物理学来说都是⼀次意义重⼤的事件。它改写了⻓达数⼗年的宇宙爆炸范式,向我们展示了我们对宇宙的既定知识,实际上可能只是部分的或不完整的观点。