伽馬射線暴是宇宙中最強烈的爆炸，通常是由恆星坍縮或緊湊的恆星殘骸碰撞引起的。然而，最近的一項發現對這種認識提出了挑戰，因為它不符合這兩個類別中的任何一個。來自尼爾斯-玻爾研究所的天文學家在這項研究中發揮了作用，該研究有可能修正目前關於這些強大事件的理論。

Daniele Bjørn Malesani當時正在使用加那利島拉帕爾馬島的北歐光學望遠鏡對一個名為GRB 211211A的伽馬射線暴進行例行跟踪觀測。在收到由監測天空中伽馬射線暴的航天器”尼爾-蓋爾斯-斯威夫特天文台”自動觸發的短信後，這是一個標準程序。

哈勃太空望遠鏡對伽瑪射線暴GRB 211211A的位置及其周圍環境的視角。放大圖顯示了爆發的餘輝，這是用夏威夷的雙子座北望遠鏡觀察到的。引起爆發的雙星系統很可能是在過去從其左側的大藍星系中噴射出來的。資料來源：國際雙子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/M. Zamani; NASA/ESA

馬萊薩尼是荷蘭拉德堡大學的一名天文學家，也是哥本哈根宇宙曙光中心的客座研究員。他從事伽馬射線暴的觀察，這是宇宙中能量最強的爆炸。但要了解什麼是不正確的，首先讓我們看看什麼是”伽馬射線暴”。

伽馬射線暴是最有能量的光的短暫和超亮的閃光，即伽馬射線。它們大多在非常遙遠的宇宙中被探測到，通常分為兩類，被認為是由兩種不同的物理情景產生的。

“長”爆發通常持續幾秒鐘到幾分鐘，但往往伴隨著能量較低的光的更持久的餘輝。它們出現在星系中最多的恆星形成區域，被認為是一顆大質量的恆星坍縮成一顆緊湊的中子星或黑洞，在一次巨大的爆炸中噴射出其外部部分，類似於超新星。

北歐光學望遠鏡位於拉帕爾馬的2400米高的山頂Roche de los Muchachos。資料來源：Peter Laursen（宇宙曙光中心）

“短”爆發甚至更加短暫，典型的持續時間為1/10到1秒。它們經常被看到偏離星系中心，甚至是在星系之外。普遍的理論是，它們是兩顆大質量恆星在”雙星”系統中相互環繞的結果。在某些時候，它們作為超新星爆炸，把它們踢出了它們的主星系。然而，最終，這兩個物體會螺旋式上升並合併，導致伽馬射線暴。

在這兩種情況下，所釋放的能量都是令人震驚的。在它們的高峰期，它們的光芒可以和可觀測到的宇宙中所有的恆星加起來一樣亮（假設它們在各個方向上發出的光是一樣的；實際上，它們很可能在某種程度上不那麼亮，但在狹窄的噴流中發出大部分的光，我們恰好在這個方向上）。

伽馬射線暴最早是在1967年由Vela衛星發現的，該衛星是為了監測天空中可能的核武器試驗而建造的，這將是對1963年《禁止核試驗條約》的違反。最初被認為是來自我們銀河系內的附近來源，在20世紀90年代，更敏感的空間觀測站發現，它們必須來自銀河係以外的地方，分佈在整個宇宙中。

伽馬射線暴的瞬時性使它們難以研究，但從20世紀90年代末開始，天文學家已經能夠探測到它們能量較小的餘輝，從X射線到光學，再到紅外線，幫助建立了它們的起源理論。

伽馬射線暴有兩個版本，”短”和”長”，到目前為止，人們認為它們是由兩種不同的物理機制產生的，即兩個緊湊物體的合併和一個大質量恆星的坍縮，分別。隨著新的觀測結果，這一理論現在受到了挑戰。

那麼，馬萊薩尼觀察到的爆發，即GRB 211211A的問題是什麼？它似乎兩者都不符合。”觀測結果顯示，該爆發起源於一個典型的承載短波的星系之外。但這不是一毫秒或幾秒鐘，而是持續了將近一分鐘，”Malesani說。

這個奇特的事件促使一個國際天文學家小組，在美國西北大學的Jillian Rastinejad的領導下，開始了一個密集的活動來研究這個令人驚訝的物體。這些努力導致完全出乎意料地發現了一個所謂的千新星，這是兩個中子星，或者一個中子星和一個黑洞碰撞的煙幕證據。

雙中子星合併被廣泛認為是短伽馬射線暴的始作俑者。為什麼這一次反而出現了一個長的爆發，這讓天文學家們感到困惑。

千新星被認為是創造重元素的主要機制，如貴重的銀、金和鉑，放射性的钚和鈾，以及其他許多元素。與物理學中的情況一樣，千新星星是長伽馬射線暴的原因的確切證據並不存在。

然而，當天文學家對他們的解釋充滿信心，這是由幾種情況支持的。宇宙曙光中心的教授和該研究的參與者Johan Fynbo解釋說。

“爆發的餘輝顯示了與千新星星相一致的顏色和特徵，這在任何其他類型的天體中都沒有看到過。此外，我們不會期望在一個星系之外看到一顆坍縮的恆星，因為走這麼遠的路需要數億年，而大質量恆星的坍縮時間尺度不到1000萬年。”

但是原則上，GRB 211211A可能是一個微弱的或有灰塵的、未被發現的星系內的一顆塌縮星，儘管哈勃的圖像確實非常深，應該看到這一點。Fynbo說：”用智利更敏感的ALMA射電望遠鏡或James Webb太空望遠鏡進行後續觀測，將能夠解決這個問題。”

如果這個解釋被證明是正確的，它不僅為千新星形成重元素開闢了一個令人興奮的新機制。這也是在長爆發的位置尋找新的千新星的強大動力。

“對我們來說，千新星是一個相對較新的、未被探索的現象；到今天為止，我們只探測到幾個，”丹尼爾-比約恩-馬萊薩尼解釋說。”因為我們沒有想到它們會與長爆發有關，所以我們沒有在那裡尋找它們，但是現在我們知道，大自然比我們以前想像的更有辦法”。

從2006年的一項研究中，三位天文學家得到了一個暗示，即碰撞的中子星可能能夠保持其引擎活躍的時間超過幾秒鐘。但是在沒有探測到千新星的情況下，證據一直是混亂的。一種理論認為，崩潰的中子星可能旋轉得如此之快–在光速的相當大的一部分–以至於離心力可以維持合併後的物體一小段時間，並推遲其黯淡的命運。

未來對更多來自千新星的長爆發的觀測將告訴我們更多關於這個令人興奮的現象。