在浩瀚的宇宙中,伽马射线暴是人类已知最猛烈的天体爆发现象。
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一次典型爆发仅持续数秒,但释放的能量可超过太阳百亿年寿命的辐射总和。
自上世纪90年代起,对于伽马射线暴,天文学家建立了一套经典的分类框架:以2秒持续时间为界,将伽马暴分为短暴与长暴两类,这两类对应完全不同的物理起源,短暴源自中子星、黑洞等致密天体的并合碰撞,长暴则来自大质量恒星临终时的核心坍缩爆炸。
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这套分类规则沿用了三十多年,几乎所有观测事件都能被清晰归类。
然而在2016年,一个颠覆认知的爆发彻底打破了我们认为的这个规则。
2016年4月25日,雨燕(Swift)空间望远镜捕捉到一次异常的爆发,其编号为GRB 160425A,这次爆发前后包含两次独立的伽马射线释放,中间间隔时间长达255.5秒、约合4分钟的完全平静期。
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更让天文学家感到不可思议的是,前一次是标准的短暴特征,后一次却完全符合长暴的所有属性。
2026年10月23日《自然·天文学》上,发表了这项挑战现有伽马暴起源的异常发现。
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2016年4月25日深夜,雨燕望远镜的爆发预警设备首次捕捉到这场爆发的信号。
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最初天文学家以为这只是一次普通的长暴,但提取详细的亮度变化曲线后,异常之处立刻显现:整个事件并非连续的爆发,而是被一段空白期切成了两段。
空白期内探测器没有接收到任何显著的伽马射线信号,前后两段爆发就像两个完全独立的事件。
研究团队将前一段爆发命名为G1,后一段命名为G2。
测量结果显示,G1的持续时间仅有1.7秒,亮度曲线呈尖锐的单峰形态,就像一道短促的闪电划过天空一样;G2的持续时间则达到51.2秒,亮度变化平缓宽阔,是典型的长暴轮廓。
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更重要的是,两段爆发的定位天区在误差范围内完全重合,后续地面望远镜也确认它们对应同一个宿主星系,红移值为0.555,这意味着爆发的光在宇宙中穿越了约52亿年才抵达地球,事件发生时,我们的太阳系还未诞生。
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所以,短暴和长暴为何会同时出现?
这是天文学家无法理解的。
有没有可能是我们对它们的分类有误判?
为了弄清这两段爆发的真实身份,天文学家详细探究了伽马暴分类的鉴定标准,从持续时间、高能光子占比、亮度最快变化速度,到不同能量光子的到达时间差,再到学界公认的多项经验规律,逐一进行比对。
最后的结果让人非常惊讶:G1的高能光子占比极高,亮度最快可在18.5毫秒内发生显著变化,不同能量的光子几乎同时到达,所有指标都精准落在短暴的分布范围内;专门鉴别伪短暴的振幅参数也显示,G1是一次真实的短暴,而非长暴露出的一小段尖端。
而G2的光谱偏软,亮度最快变化速度慢了近30倍,低能光子比高能光子晚到约1.15秒,这完全符合长暴的特征。
甚至在能量与峰值能量的经典经验关系图上,G1和G2也分别稳稳落在短暴和长暴的专属区域里,没有任何模糊的过渡迹象。
所以,不是误判!
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那出现在同一天区,会不会只是一场宇宙级的巧合?
研究团队同样也做了详细的计算:如果是两个来自不同星系的独立爆发,在天空中同一个极小区域内、4分钟内先后出现的概率,大约只有万亿分之二;即便算上雨燕望远镜十多年的全部观测时长,这种巧合发生的概率也只有十万分之一到千万分之一。
如果是同一个星系里先后发生的两次独立爆发,概率就更低了,大约在十万亿分之八到万亿分之八之间。
打个比方,这就相当于两个人各自从包含一万亿天,也就是差不多27亿年的超长日历里随机选择一天同时出现,这样同时出现的概率,几乎不可能。
因此研究团队确认,两段爆发必然来自同一个天体系统。
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既然同出一源,那有没有可能是我们已知的特殊情况?
研究团队逐一排查了主流的常规解释,但结果都被观测证据否定。
第一种猜想:这是一次短暴,后面跟着一段常见的延展辐射尾巴。
不过以往观测到的延展辐射都更暗、能量更低,且不会和主暴间隔这么久的空白期;而G2的总能量是G1的近3倍,峰值亮度也和G1相当,完全是一场主暴的规模,不可能是附属的尾巴,也有人猜测G2是短暴后常见的X射线耀发,但它的辐射能量集中在伽马射线波段,亮度和能谱特征都和X射线耀发完全不符。
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第二种猜想:这是一次长暴,前面的G1只是主暴来临前的前驱信号。
可通常前驱信号的峰值亮度远低于主暴,而G1的峰值亮度反而比G2更高;更重要的是,前驱信号和主暴来自同一套爆发机制,性质应该相近,不可能出现一类是短暴、一类是长暴的巨大差异。此外,观测未能确认与长暴相伴的超新星,即便存在也比典型的长暴超新星暗至少1个星等,这也让长暴前驱的解释站不住脚。
在排除了所有常规可能后,剩下的只有一种最离奇也最引人遐想的方向:这是一种人类从未认识到的爆发模式----同一个天体系统内,先后出现了两个致密天体合并的模式和恒星坍缩的模式。
只有这样,才能产生一前一后、类型完全相反的两次伽马暴。
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但这种猜想面临着巨大的理论困难。
因为我们目前没有任何成熟的天体物理模型,能解释为什么同一个系统会在短短4分钟内,先后上演两种不同类型的剧烈爆炸。
论文通讯作者、香港大学天体物理学家张冰表示,研究伽马暴二十多年,这是第一次遇到如此离奇的事件。
值得一提的是,这场爆发的余辉和宿主星系性质也颇为特殊:它的X射线余辉亮度刚好落在短暴和长暴的过渡区间,宿主星系则呈现出并合星系的特征,各项参数有的偏向短暴、有的偏向长暴,无法单独用来归类。
这也从侧面印证了这一事件的特殊性——它不是简单的某一类伽马暴,而是横跨了两类的边界。
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