巨大爆发

1月23日凌晨4:47（美国东部时间），天文学家发现宇宙遥远深处发生了巨大的爆炸。在不到几十秒的时间里，这次爆炸释放的能量可能相当于我们太阳在过去50亿年里释放能量的10,000倍。这种所谓的伽马射线暴，现在正式命名为GRB 990123，是有史以来能量最强、观测最仔细的一次。但这些随机且难以捉摸的闪光的原因仍然是一个谜。

就像狗仔队的闪光灯一样，伽马射线暴在宇宙中不断爆发，大约每天一次。它们的特征是短暂而强烈的伽马射线脉冲。如果天文学家行动迅速，他们可以将其余仪器指向起源点，并记录到快速衰退的X射线、可见光和无线电波余辉。在GRB 990123的案例中，天文学家首次能够从各种仪器中获得事件的记录，因为其辐射到达了地球。

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“这次爆发的亮度似乎比整个宇宙其余部分都高，这在大多数现有理论中很难解释，”加州理工学院天文学教授斯里尼瓦斯·库尔卡尼说，他是研究GRB 990123的团队成员。他们关于该发现及其余辉的初步结果发表在3月26日的《科学》杂志和4月1日的《自然》杂志上；关于宿主星系的更多细节将出现在即将出版的《天体物理学杂志快报》上。

这些神秘的能量闪光是美国军方维拉卫星在1960年代发现的。1991年，美国国家航空航天局发射了康普顿伽马射线天文台卫星，该卫星携带了爆发和瞬态源实验（BATSE）。到目前为止，它已经探测到数千次爆发。但研究它们的关键是足够快地定位它们，以便在余辉消失之前将其他仪器指向其源头。这个问题最终在1997年初得到了解决，当时意大利/荷兰的一颗名为BeppoSAX的卫星发射升空。它的任务是：探测爆发并向全球天文学家发出警报。

当BeppoSAX于1月23日发现GRB 990123时，调查人员立即采取行动。在三个小时内，包括天文学高级博士后学者斯蒂芬·奥德瓦恩和研究生约书亚·布卢姆在内的加州理工学院团队，已将帕洛玛天文台的60英寸望远镜对准该地点，以发现快速衰退的可见光余辉（下面的动画）。“这次冒险从凌晨5点接到我们意大利朋友的叫醒电话开始，”布卢姆说。

几个小时后，由密歇根大学的卡尔·阿克洛夫领导的名为ROTSE（机器人光学瞬态搜索实验）合作的天文学家团队报告说，在他们的团队操作的小型机器人望远镜拍摄的图像中，也看到了爆发的可见光对应物，时间仅为爆发后22秒。这是首次如此快速地测量到爆发余辉。

与此同时，库尔卡尼和他的同事在美国国家射电天文台位于新墨西哥州索科罗的甚大阵射电望远镜处，发现了一个与帕洛玛发现的可见光余辉位于同一位置的新射电源。一旦收到警报，位于夏威夷莫纳克亚山的W. M. 凯克天文台的10米凯克II望远镜的天文学家，就记录了爆发余辉的光谱，这将允许天文学家计算出爆发与地球的距离。

对光谱的分析证实了早期的发现，即爆发来自遥远的太空，而不是在我们的星系内部。来自加那利群岛北欧光学望远镜的迈克尔·安德森和他的同事发现，爆炸发生在90亿光年之外。“我们惊呆了，”加州理工学院的S. 乔治·乔尔戈夫斯基说，他是该团队的主要研究人员之一。“这比我们预期的要远得多，加上观测到的爆发亮度，这意味着令人难以置信的亮度。”

随着GRB 990123的衰退，凯克天文台的天文学家还在红外图像中观察到一个与之相邻的微弱星系，他们认为这是爆发的起源地。为了证实这一发现，哈勃太空望远镜获得了该星系和爆发余辉的可见光图像（顶部图像）。宿主星系不是经典的螺旋形或椭圆形。相反，它由延伸到火球明亮斑点上方的指状细丝组成。

天文学家推测，这个星系可能是由于与其他星系碰撞而扭曲的。这会引发快速的恒星诞生，因为气体云被加热和压缩，从而促成了数百万颗新生恒星的诞生。哈勃和凯克图像都表明，该星系异常呈蓝色，表明存在大量蓝色的新生恒星。这些观察结果加强了这些强大的爆炸发生在正在形成新恒星的区域的观点。

新数据也提出了一种可能性，即这些巨大的爆炸并不像它们看起来的那样具有灾难性。对释放能量的计算假设它是向各个方向发射的。但有迹象表明，望远镜可能观察到了一个巨大的喷流或光束指向地球。加州理工学院调查人员的后续研究揭示了余辉亮度发生变化，这可能是一个能量喷流的迹象。“这是首次在伽马射线暴中观察到这种行为，”库尔卡尼说，他是《自然》杂志报告的作者之一，“这可能有助于部分解释其巨大的表观亮度。”

尽管GRB 990123观测的结果为拼图增加了几个碎片，但这些爆炸性闪光的原因仍然是一个谜。新数据似乎并没有缩小可能性，其中包括一颗巨大的恒星坍缩成黑洞、中子星之间的碰撞或中子星与黑洞的碰撞。因此，就目前而言，伽马射线暴仍然是宇宙中最神秘的现象。