將伽馬射線暴視為不同類型垂死恆星的標誌的標準觀點可能需要重寫。最近的天文觀測，在理論模型的支持下，揭示了中子星合併的新的觀測指紋，這可能揭示了整個宇宙中重元素的產生。

美國能源部洛斯阿拉莫斯國家實驗室的天體物理學家和實驗室研究員克里斯-弗萊爾說：”長期以來，天文學家認為伽馬射線暴分為兩類：來自內爆恆星的長時間爆發和來自合併的緊湊恆星物體的短時間爆發。但是在最近觀察到的一個事件中，我們發現了一顆千禧年的新星和一個長時間的伽馬射線暴，這給這個簡單的畫面帶來了麻煩。”弗萊爾是今天（12月7日）發表在《自然》雜誌上的一篇關於該現象的論文的共同作者和建模小組的負責人。

次新星/超新星是內爆物體產生的可見光瞬時物體，而千新星是緊湊物體合併產生的可見光瞬時物體，其中至少有一顆是中子星。伽馬射線暴可以伴隨這兩種類型的瞬變體。超新星是大質量恆星爆炸時產生的；只有一小部分超新星產生於產生伽馬射線暴的爆炸機制。

當中子星合併時，它們可以產生放射性噴出物，為千新星發出的信號提供動力，正如這張概念圖所示。最近觀察到的伽馬射線暴看起來像超新星的噴射物，但結果卻是一個以前未被發現的涉及千新星的混合事件的信號。資料來源：洛斯阿拉莫斯國家實驗室

伽馬射線暴的長與短

長時間的伽馬射線暴（長於兩秒）通常與超新星有關，而短時間的伽馬射線暴（少於兩秒）通常與中子星合併有關。這些不同形式的可觀察到的電磁輻射都被稱為瞬態。中子星合併形成了一些最重的元素–也就是在周期表上超過鐵的元素。

2021年12月11日，幾個天文台和衛星記錄了一個非常明亮的、50秒的伽馬射線暴，以及與該爆發相關的光學、紅外和X射線發射。這個長爆發相對較近- 大約10億光年的距離，位於不同於銀河系的星系中，但其發射特徵不符合長爆發事件的特徵。相反，證據表明，在一個理論上但以前沒有觀察到的混合事件中，有一個緊湊的天體合併，產生一個千新星，但發出一個長時間的伽馬射線暴。

“我們在洛斯阿拉莫斯的建模團隊將觀測結果與超新星和千新星模擬進行了比較，無法令人信服地將信號與超新星模型相匹配，而幾個千新星模型則對光學和紅外數據點進行了良好的匹配，”論文的共同作者、洛斯阿拉莫斯建模團隊的成員Ryan Wollaeger說。”然而，要完全理解這種瞬態，還有更多的理論建模要做。”

對標準理解的挑戰

“這次探測打破了我們對伽馬射線暴的標準觀念，”Eve Chase說，他也是論文的共同作者，洛斯阿拉莫斯的博士後和洛斯阿拉莫斯團隊的成員。”我們不能再假設所有的短時暴都來自中子星合併，而長時暴則來自超新星。我們現在意識到，伽馬射線暴更難分類。這次探測將我們對伽馬射線暴的理解推到了極限。”

這次觀測被稱為GRB211211A，提供了混合事件的第一個直接證據。引力波觀測將確認GRB211211A的性質，但不幸的是，像LIGO（激光干涉儀引力波觀測站）這樣敏感的引力波探測器在這次探測時沒有參與。

弗萊爾說，儘管這個長時間的爆發挑戰了人們對緊湊雙星合併模型的公認理解，但合併還是解釋了GRB211211A的所有其他觀測特徵。

弗萊爾和他的博士生導師斯坦-沃斯利在1999年創造並發展了被廣泛接受的黑洞吸積盤範式，作為對兩類伽馬射線暴事件的最簡單解釋。根據這一範式，合併的緊湊天體及其引力吸引的物質暈（吸積盤）將產生短時的伽馬射線暴。大質量恆星坍縮成超新星，具有較長壽命的吸積盤將產生較長的爆發。弗萊爾說，越來越多的觀測結果支持這兩類物體以及與之相關的恆星物體類型。