研究捕捉到未被观测的强伽马射线暴“回声”,或为迄今最清晰“孤儿余辉”案例

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一项即将发表于《天体物理学杂志》的研究称,研究人员在射电巡天中发现一例可能来自强伽马射线暴(GRB)的无线电余辉,但其初始高能爆发并未被观测到。研究团队表示,这是迄今最清晰的“隐藏爆炸”实例之一:通过冲击波与周围环境相互作用产生的长期射电“回声”来识别事件。

伽马射线暴或被“错过”的原因

研究介绍,伽马射线暴是短暂而强烈的高能辐射喷流,可在数秒内释放相当于太阳整个寿命总辐射的能量,通常与大质量恒星死亡并形成黑洞有关。尽管喷流向各个方向发射,但只有当喷流指向地球时,天文学家才可能直接观测到最初的高能闪光。

当喷流背向地球时,初始爆发可能完全未被探测,只能在喷流减速并扩散后,通过逐渐衰减的余辉信号间接识别。这类被称为“孤儿余辉”的现象已被预测数十年,但由于缺乏高能触发信号,搜寻需要覆盖大范围天空,识别难度较高。

ASKAP巡天发现异常无线电瞬变

研究团队使用澳大利亚SKA探路者(ASKAP)射电望远镜开展广域扫描。ASKAP位于西澳大利亚Inyarrimanha Ilgari Bundara,由36个天线组成,适合在大面积天空中寻找持续数周至数年的长寿命无线电瞬变。

在一次广域巡天数据中,研究人员发现一个此前未出现的无线电源,并将其命名为ASKAP J005512-255834。该源在短时间内迅速增亮,峰值释放约10³²瓦特的能量,随后进入缓慢衰减阶段。研究称,这一演化方式不同于多数无线电瞬变常见的快速变化或反复爆发,更符合“单次强爆炸后持续回声”的特征。

研究还指出,尽管ASKAP J005512-255834在射电波段非常明亮,但在可见光与X射线波段未找到明确对应体。这一“射电强、其他波段弱或缺失”的表现,与孤儿余辉的预期特征相符。

事件所在星系与位置特征

研究称,该瞬变位于一座距离地球约17亿光年的小型明亮星系中。该星系结构不规则,恒星形成活动活跃。研究人员同时指出,爆发位置并未与星系中心核对齐,而更接近一个紧凑的恒星形成区域,可能与核星团有关。

替代解释:中等质量黑洞撕裂恒星

研究团队表示,鉴于ASKAP J005512-255834的特殊性,已对多种可能来源进行排查,包括恒星、脉冲星与超新星等情景。研究认为,除孤儿伽马射线暴余辉外,唯一能够较好复现其射电行为的替代解释,是恒星被中等质量黑洞撕裂的事件。

研究指出,中等质量黑洞被认为介于恒星级黑洞与星系中心超大质量黑洞之间,相关事件在射电波段预计极为罕见。研究团队表示目前无法完全排除这一解释,并称若最终证实,将具有同样重要的发现意义。

射电观测或揭示更多“隐藏爆炸”

研究认为,ASKAP J005512-255834是目前最具说服力的孤儿伽马射线暴余辉候选体之一,显示射电巡天有望在缺乏高能触发的情况下,发现此前难以识别的极端爆炸事件。研究团队表示,将采用类似方法继续搜寻更多此类长寿命射电回声,以完善对伽马射线暴总体的观测样本。

注:原文提及本文转载自The Conversation并采用知识共享许可协议。


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