人类首次探测到同一信号源连续的伽玛射线暴

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翻译：酥油饼

校对：孙宇峰

审核：牧夫天文校对组

美编：张一帆

后台：李子琦

https://sorae.info/astronomy/20250910-grb-250702b.html

最早在1960年代被发现的伽马射线暴（Gamma-ray Burst, GRB）是一种会在极短时间内爆发出强烈伽马射线的天文现象。

迄今为止，人类探测到的GRB持续时间通常不超过几小时。然而，荷兰拉德堡德大学（Radboud University）的Andrew Levan教授领导的研究团队宣布，他们首次探测到在同一天内、同一发源地重复发生的伽马射线暴。

参与研究的都柏林大学学院的Antonio Martin-Carrillo表示：“这一现象与此前50年的观测记录与众不同。”其发生机制尚未明确。

NASA的费米卫星在数小时内三次探测到同一来源的伽马射线暴

本次研究的观测目标是NASA的伽马射线观测卫星“费米（Fermi）”于2025年7月2日（世界时）探测到的伽马射线暴。

费米卫星在这一天的数小时内，从同一方向接连探测到三次伽马射线暴，依次被称呼为GRB 250702D、GRB 250702B、GRB 250702E。本文统一将这三次事件统称为GRB 250702B，便于叙述。

▲ 2025年7月3日，甚大望远镜（VLT）使用红外相机HAWK-I拍摄的GRB 250702B图像（红色圈中的橙色亮点即为GRB的光源）。（来源: ESO/A. Levan, A. Martin-Carrillo et al.）

研究团队回顾其他数据后发现，中国科学院的X射线天文卫星“天关（Einstein Probe）”也记录到与该GRB相关的X射线事件，命名为“EP 250702a”。

分析了天关的观测数据后，研究人员发现早在前一日，也就是2025年7月1日，EP 250702a就已经在X射线波段可被探测。换而言之，7月1日的X射线事件与7月2日费米卫星所探测到的连续伽马射线爆发，说明该源头的活跃期至少持续了一整天。

此外，由于信号源出现在大约银河系中恒星密集区域的方向上，起初科学家曾怀疑GRB 250702B可能来自银河系内部。

但通过欧南台（ESO）的甚大望远镜（VLT）和哈勃空间望远镜（HST）进一步观测分析后，研究团队倾向于认为GRB 250702B更可能来自数十亿光年外的遥远星系。

▲ 2025年7月3日至15日间，VLT与HST观测到的GRB 250702B变化的图像。（来源: ESO/A. Levan, A. Martin-Carrillo et al./NASA/ESA）

可能的成因：由中等质量黑洞引起的白矮星瓦解事件？

GRB根据其持续时间可大致分为两类，持续时间超过约2秒的长伽马射线暴（long GRB）和持续时间少于约2秒的短伽马射线暴（short GRB）。伽马射线暴就是这样以“2秒” 为界限的极短现象，再加上长伽马射线暴被认为是由质量至少为太阳8倍以上的大质量恒星发生超新星爆炸所引起，而短伽马射线暴则通常被认为是中子星之间的合并所致（也有部分观点认为是超新星爆发），因此按理来说，它们本不应该会从同一个信号源重复发生。

Martin-Carrillo也指出：“GRB的关键特征在于它们源自毁灭性事件，按理说不可能重复。然而GRB 250702B的信号源却发生了三次爆发。

▲下段是由NASA的伽马射线观测卫星费米的观测数据所绘制的图。上段是三次触发时刻的详细图，蓝色是第1次（GRB 250702D），黄色是第2次（GRB 250702B），绿色是第3次（GRB 250702E）。下段的虚线标出第1次和第2次的间隔为2825秒。引自研究论文。（来源: Levan et al.）

针对GRB 250702B的成因，研究团队认为很可能是一颗白矮星在靠近中等质量黑洞时被其强大的引力撕裂摧毁所致。

黑洞由其质量决定分类，中等质量黑洞就是其中的一种。在黑洞中，拥有几倍至百倍太阳质量的叫恒星质量黑洞，拥有百万至数十亿倍太阳质量的叫超大质量黑洞。中等质量黑洞正如其名，介于恒星质量黑洞与超大质量黑洞之间，一般质量为几百至几十万倍太阳质量。

另一方面，白矮星指的是拥有类似地球的大小却具有太阳质量的高密度天体。不会发生超新星爆炸的质量较轻的恒星（通常不超过太阳质量的8倍），在寿命接近终点时，会从主序星演化为红巨星，并开始从外层向周围释放出气体与尘埃。当红巨星逐渐耗尽其气体物质，只剩下内部炽热的核心时，最终会演化成一颗闪耀的白矮星。

研究团队指出，第2次与第3次GRB之间的时间间隔是第1次与第2次的3倍整数关系，可能反映了某种周期性轨道行为。经过对多个可能机制的比较分析后，研究者提出，一种有力的可能性是：白矮星在靠近中等质量黑洞时被其强大引力破坏，从而发生了潮汐瓦解事件。

此外，研究团队也没有排除其他可能性，比如可能是大质量恒星塌缩所致。目前，关于GRB 250702B的追加观测仍在进行，包括VLT以及韦布空间望远镜（JWST）等都参与其中，如果最终确认这起爆发事件确实发生于银河系以外，那么这将成为颠覆“伽马射线暴不会重复发生”这一共识的重要证据，也将为人类揭示GRB成因的更多真相打开新局面。

责任编辑：甘林

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欧洲南方天文台甚大望远镜（VLT）

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