这次,宇宙闪烁了7小时!

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引言:2025年7月2日,天文学家记录到一次不寻常的信号。费米卫星的伽马射线暴监测器捕捉到一组高能闪光,来自宇宙深处同一个方向。其中最亮的一次被命名为 GRB 250702B

随后,更多设备陆续确认:这个事件在伽马射线和X射线波段持续辐射了长达惊人的25到100千秒约7小时到1天以上),成为人类迄今观测到持续时间最长的伽马射线暴

之前的纪录保持者是GRB 111209A,其伽马射线持续约15千秒

而GRB 250702B将这个纪录远远抛在身后

一、看不见的光

伽马射线暴通常伴随着“余晖”——在X射线、光学甚至红外波段逐渐衰减的辐射。

全球科学家们迅速调动望远镜进行后续观测。

但奇怪的是:在紫外和光学波段,什么都看不到

原文图1:展示的是GRB 250702B所在宿主星系在不同红外波段的观测图像。从左至右分别是z波段(Gemini望远镜)、H波段(HST的F160W滤镜)和K_s波段(Magellan望远镜)。十字标记指示的是余晖位置。星系本身很暗,只在红外波段可见,说明沿途有大量尘埃遮挡。

直到事件发生约0.75天后,甚大望远镜(VLT)的红外相机才在H波段和K波段探测到一个快速变暗的亮点。其余所有光学观测回报的只有未检测到

这意味着,我们和这个事件之间隔着厚厚的宇宙尘埃,只有波长较长的红外光才能勉强穿透。

二、一支高速喷流

尽管可见光被遮挡,红外波段的余晖仍然提供了关键信息。观测数据显示,余晖亮度随时间以幂律形式下降,谱指数极陡,强烈暗示存在显著的尘埃消光

通过拟合余晖的光变曲线,研究人员推断它来自一个相对论性喷流的前向激波。

这种喷流通常由极端天体物理过程产生——比如大质量恒星塌缩成黑洞时形成的塌缩星,或是黑洞撕裂恒星产生的潮汐瓦解事件

原文图3:展示了GRB 250702B在射电、X射线和红外波段的观测数据(点)与两种喷流模型的拟合结果(阴影区域)。左侧是无喷流展宽的模型,右侧是包含喷流展宽效应的模型。两者都能大致描述数据,但对应不同的喷流物理参数。

模型拟合给出喷流的初始洛伦兹因子大约在 10到400之间——这是一个极高的速度,接近光速。

如果取值偏向高端,就更像典型的伽马射线暴喷流;如果偏向低端,则与某些潮汐瓦解事件的喷流速度范围重合。

三、宿主星系是一个正在合并的巨星系

余晖的位置指向一个遥远的星系,红移z=1.036,意味着我们看到的是它约80亿年前的样子。

通过红外测光数据,研究团队构建了该星系的谱能量分布模型。

结果显示:这是一个质量巨大的星系,恒星质量约为M = 10*10.66±0.15 M⊙(约46亿倍太阳质量),且尘埃含量很高

更有趣的是它的形状。

左上为HST在F160W波段拍摄的宿主星系原图,红圈标出余晖位置。其余三图分别为螺旋结构模型、螺旋模型残差、双Sérsic模型、双Sérsic模型残差。残差图中可见弥漫的低表面亮度延伸结构,可能暗示星系处于合并过程中。

哈勃空间望远镜的高分辨率图像揭示出高度不对称的结构。

用形态参数来量化:其不对称性指数A=0.90,远超正常星系(A通常<0.35),表明它很可能处于一次重大星系合并的进程中。

GRB 250702B在星系中的投影位置偏离星系中心,这种离核位置在长伽马射线暴中并不少见,但也与某些“流浪黑洞”潮汐瓦解事件的位置分布重叠。

四、省流时间

如此长的持续时间,如此高的消光,如此奇特的宿主环境,让GRB 250702B难以归类。目前至少有四种可能的前身星场景,都或多或少与观测相符:

  1. 非典型塌缩星
    一颗大质量恒星塌缩成黑洞,但它的包层或周围环境特别浓厚,导致喷流持续时间异常长。

  2. 氦星与黑洞合并
    一颗氦星与一个恒星质量黑洞并合,产生长时间的能量释放。

  3. 微潮汐瓦解事件
    一个恒星质量的黑洞(或其他致密天体)撕裂了一颗伴星。这种事件可能发生在双星系统中,其中一个成员先塌缩成致密天体。

  4. 中等质量黑洞的潮汐瓦解
    一个质量介于恒星质量黑洞与超大质量黑洞之间的“中等质量黑洞”,撕裂了一颗路过恒星。若被撕裂的是白矮星,还可能触发热核爆炸。

这些场景都能产生持续时间较长的喷流,且都可能发生在合并星系的环境中。目前的数据还无法做出最终判决。

原文图7:展示GRB 250702B宿主星系(红星)的质量与红移,与长伽马射线暴宿主(蓝点)、场星系(灰点)及两个相对论性潮汐瓦解事件宿主(橙方)的对比。右图展示其质量与消光关系,它属于质量较大且消光较强的群体。

唯一确定的是,GRB 250702B挑战了我们对极端宇宙瞬变事件的分类界限。它拥有伽马射线暴般的喷流速度,却又具备某些潮汐瓦解事件的特征;它发生在典型的长伽马射线暴宿主星系中,但该星系又正在进行一场激烈的合并。

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本期参考文献:

《天体物理学杂志快报》:DOI 10.3847/2041-8213/ae1d67

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