宇宙最極端的神祕閃光：能量一秒鐘內令整個星系黯然失色

新浪科技訊 北京時間11月5日消息，據國外媒體報道，宇宙中充滿了明亮的光，跨越了整個電磁光譜。儘管這些光絕大部分來自像太陽這樣的恆星，但我們也經常會看到一些短暫而明亮的閃光，甚至比整個星系本身還要亮。其中一些最亮的閃光被認爲是在劇烈變化的事件中產生的，比如大質量恆星的死亡，或者兩顆恆星殘骸——比如中子星——的碰撞。長期以來，科學家一直在研究這些明亮的閃光，即所謂的“瞬變”（transients），以瞭解恆星的死亡和後續變化，以及宇宙的演變。

有時候，天文學家會遇到一些與預期不符的瞬變現象，這讓長期預測各種瞬變現象的理論研究者感到十分困惑。2014年10月，在美國國家航空航天局（NASA）錢德拉X射線空間望遠鏡對南方天空進行的一項長期監測中，研究人員發現了被稱爲CDF-S XT1的神祕瞬變，其明亮狀態可持續數千秒。CDF-S XT1在X射線中釋放的能量相當於太陽在10億年多的時間裏所釋放的能量。自這項最初發現以來，天體物理學家已經提出了許多假說來解釋這一瞬變現象，然而直到現在仍沒有定論。

在最近的一項研究中，澳大利亞天體物理學家團隊發現，對CDF-S XT1的觀測結果與之前所預測的來自高速（接近光速）射流的輻射測相符。這種“外流”只能在極端的天體物理條件下產生，比如一顆恆星被一個巨大黑洞撕裂並最終坍塌，或者是兩顆中子星的碰撞。

研究發現，CDF-S XT1所釋放的輻射很可能是兩顆中子星合併產生的。這一發現使CDF-S XT1類似於2017年的一項重大發現：GW170817。GW170817是激光干涉引力波天文臺（LIGO）和室女座干涉儀（VIRGO）在當年8月17日觀測到的引力波事件，出自兩顆中子星的合併，而在此之前的數次引力波事件都出自於兩個黑洞的碰撞。CDF-S XT1與地球的距離是GW170817的450倍，這個巨大的距離意味着這種合併發生在宇宙歷史的早期；這也可能是迄今爲止觀測到的最遠的中子星合併。

發生碰撞併合並的中子星是宇宙中產生金、銀、鈈等重元素的主要場所。由於CDF-S XT1在宇宙歷史的早期就出現了，因此這一發現將有助於加深研究者對地球化學丰度和元素的理解。

在更近的2020年1月，對另一個瞬變AT2020blt的觀測——主要是通過茲威基瞬態設施完成的——也令天文學家感到困惑。該瞬變的光就像大質量恆星坍塌時高速流出的輻射。這種外流通常會產生能量更高的伽馬射線，但這一次，它們從數據中消失了，沒有被觀測到。天文學家推測，這些伽馬射線的缺失可能有以下三種原因：（1）伽馬射線並沒有產生；（2）伽馬射線的方向遠離地球；（3）伽馬射線太過微弱，以至於觀測不到。

在另一項研究中，表明AT2020blt可能確實產生了指向地球的伽馬射線，只是它們非常微弱，被目前的探測儀器忽略了。結合其他類似的瞬變觀測結果，這種解讀意味着我們正開始理解這個謎團，即在整個宇宙的劇烈爆發事件中，伽馬射線是如何產生的。

這類明亮瞬變現象被統稱爲伽瑪射線暴，包括CDF-S XT1、AT2020blt和AT2021any等，它們所產生的能量足以在一秒鐘內令整個星系黯然失色。

即便如此，對宇宙另一端所探測到的高能輻射還缺乏瞭解，其精確機制還是未知的，這兩項研究探索了一些迄今爲止探測到的最極端的伽馬射線暴。隨着進一步的研究，我們將能夠最終回答一個思考了幾十年的問題：伽馬射線暴究竟是如何發生的？

瞬變天文事件

瞬變天文事件是指持續時間極短的天文事件。當然，爲了區別天文學上最常遇到的動輒上億年的天文演變過程，持續時間從幾秒到若干年的現象都可能被稱爲瞬變天文事件。典型的瞬變天文事件包括超新星和伽馬射線暴等。儘管這類現象一直受到天文學家的關注，但由於技術原因，對瞬變天文事件的研究直到近幾十年纔有較大進展。

在望遠鏡被廣泛應用於天文研究後，儘管人們因此能夠看到更暗的天體，但由於望遠鏡較小的視場，且越大口徑的望遠鏡通常視場越小，使得發現亮度較低的瞬變天文事件依然十分困難。近幾十年來，隨着望遠鏡技術的飛速發展，天文學家得以觀測到大量的瞬變天文事件。著名的探測瞬變天文事件的設備包括帕洛馬瞬變設施、雨燕衛星、泛星計劃、卡塔娜莉瞬變源巡天等，以及瞬變源巡天項目包括茲威基瞬變設施和大型巡天望遠鏡等。（任天）