GRB 221009A伽马射线爆发：有史以来探测

　　在一次典型的伽马射线爆发中，当恒星坍缩成黑洞时，一股粒子流刺穿了恒星，正如这位艺术家的概念中所描绘的那样。伽马射线爆发221009A产生的喷流有一些独特的特征。鸣谢:美国宇航局戈达德太空飞行中心

　　据美国宇航局：美国宇航局的NuSTAR X射线望远镜的观测为天文学家提供了迄今为止探测到的最明亮、最高能的伽马射线爆发的新线索。

　　当科学家在2022年10月9日探测到被称为GRB 221009A的伽马射线爆发时，他们称之为有史以来最亮的，或船。大多数伽马射线爆发发生在比我们的太阳质量更大的恒星核心坍塌，成为黑洞的时候。这些事件通常在几分钟内释放的能量相当于太阳一生释放的能量。后续研究表明，GRB 221009A比之前的记录保持者要亮70倍，也更有活力。虽然科学家们还不知道为什么，但他们从美国宇航局的NuSTAR(核光谱望远镜阵列)天文台获得了一个诱人的线索。

　　在6月7日发表在《科学进展》杂志上的一项研究中，科学家们利用NuSTAR对该事件的观察，展示了塌缩恒星如何喷射出一种物质喷流，这种物质喷流具有以前在伽马射线爆发喷流中没有观察到的形状，以及其他独特的特征。有可能这些区别的来源是祖星，它的物理性质可能会影响爆发的特征。也有可能是一种完全不同的机制向太空发射了非常明亮的喷流。

　　“这次事件比我们以前见过的任何伽马射线爆发都要亮得多，能量也大得多，甚至还不够，”这项新研究的主要作者、华盛顿乔治华盛顿大学的天文学家布伦丹·奥康纳说。“然后，当我们分析NuSTAR数据时，我们意识到它也有这种独特的喷射结构。这真的很令人兴奋，因为我们无法研究产生这一事件的恒星；现在没了。但我们现在有了一些数据，为我们提供了它是如何爆炸的线索。”

　　大型喷气式客机

　　伽马射线是宇宙中能量最大的光，但人眼却看不见。所有已知的伽马射线爆发都起源于我们银河系之外的星系，但其亮度足以在数十亿光年之外被发现。一些闪烁存在，持续不到两秒钟，而所谓的长伽马射线爆发通常辐射伽马射线一分钟或更长时间。这些物体可以辐射其他波长数周。

　　哈勃太空望远镜捕捉到了被称为GRB 221009A及其宿主星系的伽马射线爆发的红外余辉(圆圈部分)。这张合成照片包含了2022年11月8日和12月4日拍摄的图像，大约在火山爆发后一两个月。余辉可能在几年内仍然可以检测到。学分:NASA、ESA、CSA、STScI、A. Levan (Radboud大学)；图像处理:Gladys Kober

　　GRB 221009A是一个很长的伽马射线爆发，它非常明亮，有效地蒙蔽了太空中的大多数伽马射线仪器。美国科学家能够利用美国宇航局费米伽马射线太空望远镜的数据重建这一事件，以确定其实际亮度。(这艘船也被美国宇航局的哈勃和詹姆斯·韦伯太空望远镜，该机构的风和旅行者1号飞船，以及欧空局或欧洲航天局的太阳轨道器探测到。)

　　与其他伽马射线爆发类似，GRB 221009A有一股喷流从塌缩的恒星中爆发出来，就像它从消防水龙带被射入太空一样，伽马射线从喷流核心的热气和粒子中辐射出来。但是GRB 221009A的喷气式飞机在几个方面脱颖而出。几乎在以前观测到的每一次伽马射线爆发中，喷流都保持着非常紧凑的状态，在狭窄的射线束之外几乎没有杂散光或物质。(事实上，伽马射线爆发非常紧凑，只有当它们的喷流几乎直接指向地球时，才能观察到伽马射线。)

　　相比之下，在GRB 221009A中，喷气发动机的核心较窄，侧面较宽且倾斜。一些最高能的伽马射线喷流已经显示出类似的特性，但从船上喷出的喷流在一个重要方面是独特的:GRB 221009A中的物质的能量也是不同的，这意味着不是喷流中的所有物质都具有相同的能量——就像从枪中射出的一颗子弹一样——物质的能量随着距喷流核心的距离而变化。这是以前从未在长伽马射线爆发喷流中观察到的。

　　“产生不同喷流结构和改变能量的唯一方法是改变爆炸恒星的一些属性，如大小、质量、密度或磁场，”罗马大学物理学教授埃莉诺拉·特罗贾说，他领导了NuSTAR对这一事件的观察。“这是因为喷流基本上必须冲出恒星。因此，举例来说，它遇到的阻力可能会影响飞机的特性。”

　　雪地上的脚印

　　天文学家可以看到伽马射线喷流发出的光，但距离意味着他们不能直接解析喷流的图像。研究人员必须解读这些事件发出的光，以了解远处物体的物理特征。这有点像观察雪地上的脚印，并推断出留下脚印的人的身体特征。

　　在许多情况下，对于来自宇宙事件的光可能有不止一种可能的解释。不止一台X射线望远镜观测到了GRB 221009A，包括美国宇航局的尼尔·格里尔斯·斯威夫特天文台和中子星内部成分探测器(NICER)，以及欧空局的XMM-Newton望远镜。NuSTAR的数据有助于缩小这些可能性。它表明，当喷流进入太空时，它与星际介质，或填充恒星之间空间的原子和粒子的稀疏海洋相撞。这次碰撞产生了X射线——能量略低于伽马射线的光粒子。

　　“有多台X射线望远镜在太空中工作，每台都有不同的优势，可以帮助天文学家更好地了解这些宇宙物体，”美国宇航局位于南加州的喷气推进实验室的NuSTAR项目科学家丹尼尔·斯特恩说。

　　关于任务的更多信息

　　NuSTAR是一项小型探索任务，由加州理工学院领导，JPL为美国宇航局科学任务理事会管理，由丹麦技术大学和意大利航天局(ASI)合作开发。该航天器由弗吉尼亚州杜勒斯的轨道科学公司制造。NuSTAR的任务操作中心位于加州大学伯克利分校，官方数据档案位于美国宇航局高能天体物理科学档案研究中心，该中心位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心。意大利航天局提供任务的地面站和镜像数据档案。加州理工学院为美国宇航局管理JPL。

　　卡拉克菲尔德加州帕萨迪纳喷气推进实验室。