仅次于大爆炸的宇宙级爆炸告诉我们，等离子体喷流并不是“礼帽”

自宇宙大爆炸以来最大的宇宙级爆发揭示了伽马射线暴的秘密

在充分的理由支持下，它被昵称为“有史以来最强者”，或者“BOAT”。

一张有史以来观测到的最大的宇宙爆炸的示意图，以及它产生的伽马射线暴，BOAT。（图片来源：ESO/A. Roquette）

天文学家们重新研究了有史以来观测到的最大的宇宙爆炸，也许是自宇宙大爆炸以来最为强烈的爆发，以此了解被称为伽马射线暴（GRBS）的神秘高能量爆发。

这个有史以来观测到的最强烈的伽玛射线暴，官方指定的名称为GRB 221009A，被恰如其分地称为“有史以来最明亮者”，或者“BOAT“。考虑到典型的GRB能在数秒钟之内释放出太阳在长达10亿年的全部生命里放射的能量，获得这样的命名绝非易事。

尽管它们拥有高能量的特质与极高的亮度，即便如此，GRB的源头非常难以追踪。因此，科学家们将它们视作某种谜团。它们通常来自于银河之外，然而其伽马射线信号往往在穿越漫长的距离之后减弱。

天文学家们发现了自宇宙大爆炸以来最强的宇宙爆炸。

天文学家们追踪到了神秘X射线爆发的源头——不愿腐朽的“难杀”恒星。为什么科学家们对发现高能量“幽灵粒子”感到如此激动？

即使GRB本身亮相的时间非常短暂，持续数秒至数分钟，随后而来的余晖却能维持几个小时到几个月而不消散。依据持续的时长，它们被分为两个明确的类群。长时GRB拥有超过2秒钟的持续时间，被确信由宇宙中质量最大的恒星在即将成为超新星时发射出来，并且留下黑洞。短时GRB的持续时间范围不超过2秒，甚至仅有数毫秒，理论认为它们出现在中子星相互撞击并合并的时候。

一颗内核已经坍缩的超新星诞下一个黑洞，并发射一场伽马射线暴。（图片来源：罗伯特·李（利用Canva制作）

特别地说，BOAT被认为由距我们240万光年外的一颗即将走到生命尽头的大质量恒星，在经历超新星爆发时所发射。根据推测，这场爆炸同时留下了一个恒星级质量黑洞。

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天文学家们探测到BOAT的伽马射线喷流中有一些盈余部分，这暗示着很可能在极高的能量波段有着复杂的特质。这将会支持一种观点：产生出伽玛射线暴的爆炸会雕刻出结构化的多层次喷流，粒子在其中被加速到高能状态。

追逐BOAT

BOAT最初于2022年10月9日由一组望远镜发现，包括NASA的费米与斯威夫特号太空飞行器。它极不寻常的特质使它与其它伽马射线暴分离开来。天文学家们最初探测到的它是一场浸没式的明亮伽马射线闪光，紧随闪光之后是黯淡下去的余晖，跨越许多个不同的波段，使得并非伽马射线波段的太空望远镜也能研究它。

这支团队利用大型望远镜原型（LST-1），在位于西班牙拉帕尔马的穆查秋斯天文台进行他们的分析。最初的爆炸被发现之后的大概1天零八个小时内，正处于任务状态的LST望远镜开始对BOAT进行观测，面对具有挑战性的满月光照环境。

追踪BOAT的20天里，研究者们得以为爆发中的高能量伽马射线根据其最高上限加以限定。这意味着这些观测也许有助于对不同的GRB形成机制进行分类。

发射出BOAT的超新星的示意图，这次伽马射线暴是距宇宙大爆炸以来最强烈的一场宇宙级别的爆炸。（图片来源：阿伦.M.盖勒/西北大学/CIERA/IT研究编程与数据服务）

无论它们何时现身于中子星之间的碰撞，或大质量恒星临死前的超新星爆发，伽马射线暴被认为包括了高速离子化气体或等离子体的喷发。然而，这种喷流的形成却始终是一个谜。

LST-1对BOAT的观测似乎指出，GRB由一类多层次的喷流提供能量，这种喷流包括高速物质组成的中央锥，和罩在外侧的移动较慢的物质“隧道”。

这个发现不仅驳斥了现有的模型——认为等离子体喷流拥有近似于帽子的形状，帽檐区域由低能量的粒子构成——它也暗示了驱动这些喷流的中央引擎的性状。

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当天文学家们尝试利用这些工作所获得的线索来了解伽马射线暴和驱动它们的机制时，这项研究也展示了类似LST这样的望远镜在研究高能宇宙方面的能力。

与LST-1在同一块场地上，另外三组LST设备正在建设中，智利的场地上也在建造类似的望远镜，这意味着由它们构成的矩阵很快将会在地球的南北半球开始运作。总体而言，这将极大提升人们研究伽马射线暴和高能宇宙的能力，同时减少就此类瞬态事件而对航天员进行预警前所花费的时间。

团队的研究于7月23日发表在《天文物理学期刊通信》上。

BY:Robert Lea

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