史无前例的宇宙现象：单日三次伽马射线暴颠覆天体物理学认知

抖音推荐 2025年09月25日 23:35 1 admin

信息来源：https://edition.cnn.com/2025/09/22/science/repeating-gamma-ray-burst

今年7月，天文学家记录了一个前所未有的宇宙事件：来自同一源头的伽马射线暴在24小时内重复爆发三次，总持续时间比典型的单次爆发长100到1000倍。这一发现不仅打破了伽马射线暴研究50年来的观测记录，更可能重新定义人类对恒星死亡和极端宇宙现象的理解。发表在《天体物理学杂志快报》上的这项研究，正引发天体物理学界的深度思考：我们是否正在见证一类全新的宇宙现象？

罕见现象背后的科学困惑

这张图像中心的橙色点代表在一天内重复数次的强烈爆炸。 A. Levan， A. Martin-Carrillo/ESO

伽马射线暴被认为是宇宙中最强大的能量释放事件，通常由大质量恒星的灾难性死亡或物质被黑洞撕裂时产生。这些爆发释放的能量在几秒钟内可达太阳整个生命周期能量输出的总和。然而，此类事件的极端破坏性意味着它们应该是一次性的——恒星要么死亡，要么被完全摧毁，不存在重复爆发的可能。

爱尔兰都柏林大学学院天体物理学助理教授安东尼奥·马丁-卡里略表示："这与50年伽马射线暴观测历史中看到的任何现象都不同。"作为这项研究的共同主要作者，他和荷兰拉德堡德大学天文学家安德鲁·莱文共同领导了对这一异常事件的深入分析。

7月2日，美国宇航局费米伽马射线太空望远镜在天空同一区域连续探测到四次爆发信号，其中三次被确认来自同一源头。这种重复模式立即引起了全球天文学界的高度关注，因为它违背了伽马射线暴的基本理论预期。

更令人困惑的是，这些重复爆发的总持续时间远超常规。典型的伽马射线暴持续时间从几毫秒到几分钟不等，而这次事件的信号在24小时内重复出现，使其成为观测历史上持续时间最长的伽马射线暴事件。

国际合作揭示宇宙谜团

甚大望远镜精确定位了爆发的位置，并在几天内监测了余辉的消退。右下角的哈勃图像证实了该事件的河外性质。A. Levan， A. Martin-Carrillo/ESO

这一发现得益于多个空间和地面观测设施的协同合作。中国科学院、欧洲航天局和马克斯·普朗克地外物理研究所联合执行的爱因斯坦探测器任务发挥了关键作用，该X射线望远镜不仅捕获了更精确的位置数据，还在爆发前一天检测到了X射线活动。

随后，美国宇航局尼尔·盖雷尔斯·斯威夫特天文台的X射线仪器提供了更准确的定位信息，使地面望远镜能够精确指向目标区域。欧洲南方天文台的甚大望远镜及其HAWK-I相机成功追踪了爆发产生的辐射，而哈勃太空望远镜的图像最终确认了该事件的河外星系起源。

这种多波段、多平台的观测策略体现了现代天文学研究的特点。莱文解释说："我们需要将来自不同望远镜的数据拼接在一起，才能构建这一事件的完整图景。"通过整合伽马射线、X射线和可见光波段的观测数据，研究团队能够追踪爆发的完整演化过程。

初步分析表明，这些爆发起源于距离地球数十亿光年的遥远星系。然而，确定具体的宿主星系和精确距离仍需要进一步的观测工作。马丁-卡里略指出："了解确切距离将极大帮助我们理解这一源头的真实性质。"

理论挑战与新假设

面对这一前所未有的观测结果，天文学家提出了两个可能的解释机制，但每个假设都面临着理论上的挑战。

第一个假设涉及一种极其罕见的超新星爆炸类型。传统理论认为，能够产生伽马射线暴的超新星爆炸应该是瞬间的灾难性事件，恒星在几秒钟内完全坍缩。然而，重复爆发的观测表明可能存在一种持续时间更长的坍缩过程。莱文表示："如果这确实是大质量恒星的坍缩，那么这是我们从未见过的一种坍缩方式。"

这种假设要求恒星在死亡过程中经历多个阶段的能量释放，每个阶段都足以产生强烈的伽马射线暴。然而，现有的恒星演化模型很难解释这种分阶段的死亡过程。

第二个假设更加引人注目：一颗白矮星被中等质量黑洞逐步撕裂。白矮星是太阳质量恒星演化的最终产物，密度极高但体积仅相当于地球大小。当白矮星过于接近黑洞时，强大的潮汐力会将其逐渐撕碎，这个过程可能持续较长时间并产生多次能量释放。

然而，这一假设也面临困难。中等质量黑洞（质量介于恒星级黑洞和超大质量黑洞之间）的存在本身就是天体物理学的争议话题，观测证据相对稀少。此外，白矮星-黑洞系统的形成和演化过程需要极其特殊的条件。

路易斯安那州立大学物理和天文学副教授埃里克·伯恩斯指出："这要么是半个世纪以来独一无二的事件，要么代表了一小类我们此前未曾识别的现象。"伯恩斯计划在下个月发表的研究中对该事件的成因做出更强有力的论断。

观测技术的革命性突破

这一发现的意义不仅在于现象本身的罕见性，更在于它揭示了现代天文观测技术的巨大潜力。过去几十年中，伽马射线暴的观测主要依赖单一平台，限制了对复杂事件的全面理解。

伯恩斯运营着名为"星际网络"的卫星联盟，由十多颗专门探测伽马射线暴的卫星组成。他认为："我们以前没有见过这样事件的部分原因是缺乏合适的仪器。我们需要具备深度灵敏度的新型伽马射线暴监测器，并将其部署到远离地球的位置。"

理想的观测平台应该位于拉格朗日点L2，距离地球约150万公里，与詹姆斯·韦伯太空望远镜的位置相同。这个位置的优势在于可以持续观测宇宙而不受地球阴影的干扰，与每90分钟进出地球阴影的哈勃望远镜相比具有明显优势。

2021年发布的美国天文学十年调查报告已经将高灵敏度伽马射线观测列为优先发展方向。然而，由于预算限制，相关项目的进展面临不确定性。伯恩斯坦言："美国宇航局目前处于不稳定状态，他们只是试图维持现有项目，所以具体时间表还不清楚。"

这一现状凸显了天文学基础设施建设的重要性。卡内基梅隆大学麦克威廉姆斯研究员布伦丹·奥康纳强调："这项新研究提供了关键信息，巩固了该事件的河外起源认定，但其确切性质仍然是悬而未决的问题。"

重复伽马射线暴的发现可能标志着天体物理学新篇章的开始。正如莱文所说："这些现象就像遥远宇宙的灯塔，为我们研究极远距离的天体提供了独特窗口。"随着观测技术的不断进步和理论模型的完善，人类对宇宙极端现象的理解将迎来新的突破。

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