一场能量相当于十亿个太阳那么大的宇宙爆炸,天文学家一开始没发现——直到他们捕捉到这场所谓伽马射线暴的"回声"。
考虑到我们在天文学领域的所有进步,以及拥有能够观测到远在133亿年前存在物体的太空望远镜,自宇宙大爆炸以来最剧烈的爆炸居然能逃过我们的眼睛,这似乎不太可能。但这种情况确实时常发生。比如伽马射线暴,它们在大质量恒星发生超新星爆发并诞生黑洞时被释放出来。
尽管伽马射线暴能量巨大,但得正对着地球才能看到。然而,就算没看到爆炸本身,仍可通过其"回声"观测到——爆炸冲击波撞击周围气体和尘埃,产生逐渐衰减的余晖。而无线电信号ASKAP J005512-255834的发现——多亏了位于西澳大利亚的澳大利亚平方公里阵列寻路者望远镜——标志着迄今为止对这种爆炸回声最确凿的探测。
"伽马射线暴是威力巨大的像铅笔一样细的能量束爆炸,源于恒星坍缩或致密天体合并后黑洞的诞生,"悉尼大学的研究团队成员阿什娜·古拉蒂告诉太空网。"当这些喷流撞上周围的气体和尘埃时,它们会减速并变成球形。如果伽马射线暴的喷流不指向我们,最初的喷流可能无法被看到。但随后,当喷流穿过周围介质时,我们能看到最初未被观测到的爆炸逐渐暗淡的余晖——也就是所谓的'孤儿余晖'。"
这些“孤儿余辉”几十年前就被预测存在,但一直很难找到,因为没有亮眼的高能辐射爆发来提醒我们它们出现了。
“这是到目前为止最靠谱的‘孤儿余辉’候选对象,也是被识别的第二个候选体。”古拉蒂解释道,“它就像回声一样,因为我们没拍到最初的爆炸,但看到了爆炸和周围环境互动的过程。伽马射线暴之所以没被发现,是因为初始喷流没对准我们,而且喷流太窄了,所以刚好没被探测器捕捉到。”
宇宙侦探行动
团队把ASKAP J005512-255834的亮度、能量和速度跟已知的爆发性瞬变源做了比较——这些瞬变源包括伽马射线暴、超新星,还有黑洞把恒星撕碎吃掉的潮汐瓦解事件——最后确定它是个孤儿余辉。
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真正让团队印象深刻的是,ASKAP J005512-255834在短短几周内迅速变亮,然后逐渐暗淡,期间持续发出射电波超过1000个地球日。这一特点使得这次爆炸与众不同,因为通常此类射电瞬变源要么演化极快,要么会多次爆发。而这次爆炸并非如此,反而更像是一次非常强大的爆炸所产生的回声。
科学家们追踪到这次爆炸事件的起源,它来自一个距离约1.7光年的小而明亮的星系。该星系结构不规则,正在疯狂地形成恒星。然而,这次爆炸事件并未发生在该星系的核心,而是发生在其一个偏离中心、密集且正在孕育恒星的区域——很可能是一个星团。这向团队表明,他们观测到的回声不可能是超大质量黑洞在潮汐撕裂事件中撕裂恒星的结果。
"这次伽马射线暴的起源点位于一个混乱的星系中,因此很可能是在恒星形成活跃区域发生了一次恒星坍缩。瞬变源并不在拥有超大质量黑洞的星系中心,"古拉蒂说。"此外,瞬变源位置可能存在的星团,其质量也不足以容纳一个超大质量黑洞。"
尽管如此,这也不能完全说明回声就不是潮汐瓦解事件(TDE)造成的。
有可能那次爆发事件是一颗恒星被一个难捉摸的中等质量黑洞给撕碎了。
这些黑洞的质量介于两类之间:一类是主宰星系的超大质量黑洞,质量相当于太阳的百万甚至数十亿倍;另一类是恒星质量黑洞,质量只有太阳的几百倍,由大质量恒星在超新星爆发后形成。
无论这种孤立余辉的成因是什么,这一发现为天文学家提供了一个模板,有助于发现更多此类高能爆炸的回声。
"我们现在拥有一个研究得很透彻的天体,当类似天体再次出现时,就能帮我们搞清楚要找什么,"古拉蒂总结道。
这项研究是在周二(3月17日)发表在《天体物理学杂志》上。
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