人類首次探測到同一信號源連續的伽瑪射線暴

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翻譯：酥油餅

校對：孫宇峰

審核：牧夫天文校對組

美編：張一帆

后臺：李子琦

https://sorae.info/astronomy/20250910-grb-250702b.html

最早在1960年代被發現的伽馬射線暴（Gamma-ray Burst, GRB）是一種會在極短時間內爆發出強烈伽馬射線的天文現象。

迄今為止，人類探測到的GRB持續時間通常不超過幾小時。然而，荷蘭拉德堡德大學（Radboud University）的Andrew Levan教授領導的研究團隊宣布，他們首次探測到在同一天內、同一發源地重復發生的伽馬射線暴。

參與研究的都柏林大學學院的Antonio Martin-Carrillo表示：“這一現象與此前50年的觀測記錄與眾不同。”其發生機制尚未明確。

NASA的費米衛星在數小時內三次探測到同一來源的伽馬射線暴

本次研究的觀測目標是NASA的伽馬射線觀測衛星“費米（Fermi）”于2025年7月2日（世界時）探測到的伽馬射線暴。

費米衛星在這一天的數小時內，從同一方向接連探測到三次伽馬射線暴，依次被稱呼為GRB 250702D、GRB 250702B、GRB 250702E。本文統一將這三次事件統稱為GRB 250702B，便于敘述。

▲ 2025年7月3日，甚大望遠鏡（VLT）使用紅外相機HAWK-I拍攝的GRB 250702B圖像（紅色圈中的橙色亮點即為GRB的光源）。（來源: ESO/A. Levan, A. Martin-Carrillo et al.）

研究團隊回顧其他數據后發現，中國科學院的X射線天文衛星“天關（Einstein Probe）”也記錄到與該GRB相關的X射線事件，命名為“EP 250702a”。

分析了天關的觀測數據后，研究人員發現早在前一日，也就是2025年7月1日，EP 250702a就已經在X射線波段可被探測。換而言之，7月1日的X射線事件與7月2日費米衛星所探測到的連續伽馬射線爆發，說明該源頭的活躍期至少持續了一整天。

此外，由于信號源出現在大約銀河系中恒星密集區域的方向上，起初科學家曾懷疑GRB 250702B可能來自銀河系內部。

但通過歐南臺（ESO）的甚大望遠鏡（VLT）和哈勃空間望遠鏡（HST）進一步觀測分析后，研究團隊傾向于認為GRB 250702B更可能來自數十億光年外的遙遠星系。

▲ 2025年7月3日至15日間，VLT與HST觀測到的GRB 250702B變化的圖像。（來源: ESO/A. Levan, A. Martin-Carrillo et al./NASA/ESA）

可能的成因：由中等質量黑洞引起的白矮星瓦解事件？

GRB根據其持續時間可大致分為兩類，持續時間超過約2秒的長伽馬射線暴（long GRB）和持續時間少于約2秒的短伽馬射線暴（short GRB）。伽馬射線暴就是這樣以“2秒” 為界限的極短現象，再加上長伽馬射線暴被認為是由質量至少為太陽8倍以上的大質量恒星發生超新星爆炸所引起，而短伽馬射線暴則通常被認為是中子星之間的合并所致（也有部分觀點認為是超新星爆發），因此按理來說，它們本不應該會從同一個信號源重復發生。

Martin-Carrillo也指出：“GRB的關鍵特征在于它們源自毀滅性事件，按理說不可能重復。然而GRB 250702B的信號源卻發生了三次爆發。

▲下段是由NASA的伽馬射線觀測衛星費米的觀測數據所繪制的圖。上段是三次觸發時刻的詳細圖，藍色是第1次（GRB 250702D），黃色是第2次（GRB 250702B），綠色是第3次（GRB 250702E）。下段的虛線標出第1次和第2次的間隔為2825秒。引自研究論文。（來源: Levan et al.）

針對GRB 250702B的成因，研究團隊認為很可能是一顆白矮星在靠近中等質量黑洞時被其強大的引力撕裂摧毀所致。

黑洞由其質量決定分類，中等質量黑洞就是其中的一種。在黑洞中，擁有幾倍至百倍太陽質量的叫恒星質量黑洞，擁有百萬至數十億倍太陽質量的叫超大質量黑洞。中等質量黑洞正如其名，介于恒星質量黑洞與超大質量黑洞之間，一般質量為幾百至幾十萬倍太陽質量。

另一方面，白矮星指的是擁有類似地球的大小卻具有太陽質量的高密度天體。不會發生超新星爆炸的質量較輕的恒星（通常不超過太陽質量的8倍），在壽命接近終點時，會從主序星演化為紅巨星，并開始從外層向周圍釋放出氣體與塵埃。當紅巨星逐漸耗盡其氣體物質，只剩下內部熾熱的核心時，最終會演化成一顆閃耀的白矮星。

研究團隊指出，第2次與第3次GRB之間的時間間隔是第1次與第2次的3倍整數關系，可能反映了某種周期性軌道行為。經過對多個可能機制的比較分析后，研究者提出，一種有力的可能性是：白矮星在靠近中等質量黑洞時被其強大引力破壞，從而發生了潮汐瓦解事件。

此外，研究團隊也沒有排除其他可能性，比如可能是大質量恒星塌縮所致。目前，關于GRB 250702B的追加觀測仍在進行，包括VLT以及韋布空間望遠鏡（JWST）等都參與其中，如果最終確認這起爆發事件確實發生于銀河系以外，那么這將成為顛覆“伽馬射線暴不會重復發生”這一共識的重要證據，也將為人類揭示GRB成因的更多真相打開新局面。

責任編輯：甘林

牧夫新媒體編輯部

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歐洲南方天文臺甚大望遠鏡（VLT）

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