2022 年 10 月初，一股高能辐射波从伽马射线暴中席卷地球，这是宇宙所能提供的最独特、最具灾难性和最剧烈的事件之一。天文学家迅速确定了它的距离，发现这是有史以来观测到的最接近的一次爆发：距离地球仅 20 亿光年。或者，如果您愿意，距离我们 200 亿万亿公里，这在可观测宇宙的尺寸中占了相当大的比例。
对于天文学家来说，“近”意味着不同的含义。这次爆发在宇宙学意义上非常接近，因此地球上和地球上空的许多天文台都探测到了它，并且已经产生了大量的科学宝藏。但即使从人类角度来看如此遥远的距离，它也是有史以来在 X 射线和伽马射线中观测到的最亮的此类事件，亮度足以让人在较小的业余望远镜中发现其可见光发射，甚至能够实际影响我们的大气层上层。尽管如此，这次伽马射线暴对我们没有危险。无论如何，我很高兴它们保持距离。
伽马射线暴，或 GRB，是伽马射线的强烈爆发——伽马射线是光的最强能量形式——通常持续从几分之一秒到几分钟不等。自冷战以来，伽马射线暴一直是天文学家们的一个谜，当时第一个伽马射线暴是在 20 世纪 60 年代由轨道探测器发现的，这些探测器旨在寻找在地球上或地球上空测试的核武器。自那时以来，已经观测到 1700 多个。尽管如此，还是花了数十年的时间才在天空中准确定位其中任何一个，以便用更传统的望远镜进行观测，并更好地了解它们的本质。即便如此，这也很困难，因为每个 GRB 都有其特殊性，这使得它们作为一个群体难以理解。
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尽管如此，我们确实对它们的基本性质有了相当的了解。短时爆发——通常最多持续几秒钟——来自两颗超高密度中子星的碰撞和爆发出的强烈能量，而长时爆发——持续几分钟——来自大质量恒星在其生命末期爆炸。恒星的核心坍缩，形成黑洞。一个由未立即被黑洞吞噬的物质组成的漩涡盘迅速在其周围形成，将两束强烈的能量束漏斗到太空中，一束指向上方，另一束指向下方，远离圆盘。这些能量束穿过垂死的恒星并向外爆发，而恒星的其余部分则作为非常强大的超新星爆炸。
这张尼尔·格雷尔斯雨燕天文台图像拍摄于 GRB 221009A 的第一次光爆发后仅一小时，显示了来自伽马射线暴的 X 射线光环，这些光环被我们银河系内的尘埃散射。来源：NASA/雨燕/A. 比尔德莫尔（莱斯特大学）
伽马射线暴的能量几乎难以理解：在几秒钟内，它们可以释放出相当于太阳在其 120 亿年生命周期内释放的能量。它们的威力来自它们的高度聚焦；这些细光束将爆炸能量集中在一个非常狭窄的方向上。如果光束正好指向您，您就会看到一道伽马射线闪光，其亮度足以从数十亿光年之外被探测到。在路径之外，您会看到更典型的超新星。
尽管它们的威力巨大，但大多数爆发都离我们非常遥远，以至于它们的光线被大大削弱，需要望远镜才能看到它们。
GRB 221009A 的最初闪光——因其是 10 月 9 日观测到的第一个伽马射线暴而得名——首先由轨道运行的费米伽马射线太空望远镜上的传感器探测到，该望远镜专门用于探测 GRB 并快速找到其位置。即使对于长时爆发而言，它也异常延长。尼尔·格雷尔斯雨燕天文台（另一个旨在观测爆发的轨道望远镜组）也发现了另一次伽马射线爆发。第二次峰值发生在近一个小时后，比此类事件通常发生的时间晚得多，这表明这个特殊的 GRB 具有多么强大的能量。
在最初爆发五天后，使用智利巨大的双子座南方望远镜观测到了 GRB 221009A 的余辉。这张图像显示了近红外光中的余辉，刚好在人眼可见光范围之外。来源：国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/B. 奥康纳（UMD/GWU）和 J. 拉斯蒂内贾德和 W. 冯（西北大学）；图像处理：T.A. 雷克托（阿拉斯加大学安克雷奇分校/NSF 的 NOIRLab）、J. 米勒、M. 扎马尼和 D. 德·马丁（NSF 的 NOIRLab） (CC BY 4.0)
雨燕立即向世界各地的天文学家发出了自动警报，他们通过将自己的望远镜指向爆发方向做出了回应。由光束撞击垂死恒星周围物质引起的可见光逐渐消退，通过宇宙红移（宇宙膨胀本身引起的光线变红）揭示了它的距离，并表明这是有史以来观测到的最接近的 GRB。
天体物理学家拉米·曼多在一条推文中指出，印度和德国的闪电探测器显示，来自闪电的电磁辐射脉冲的传播方式在 GRB 能量击中地球的同时突然发生了变化。这些脉冲表明地球高层大气层的状况发生了变化，电子突然从其宿主原子中剥离出来。伽马射线以这种方式电离原子，因此这次爆发似乎确实实际影响了我们星球的大气层，尽管只是轻微且短暂的。尽管如此，从 20 亿光年之外来看，这仍然是一种非凡的现象。
如此接近的 GRB 意味着天文学家可以用比平常更多的方式分析他们从中看到的光。通常，爆发的光线不够亮，无法清楚地揭示导致爆发的事件的细节。这个样本可以帮助科学家更好地了解爆发期间形成的中心黑洞引擎，以及围绕它的物理学的极其复杂的性质。
它还可以告诉我们关于银河系的信息。雨燕天文台观测到以 GRB 位置为中心的不断扩大的 X 射线光环，这是由银河系中距离地球约 600 至 12000 光年的尘埃云引起的。当光线照射到我们视线之外的尘埃云时，就会发生这些“光回波”——因此我们在天空中的亮点旁边，在侧面看到它们。由于光线从爆发到到达那些尘埃云并散射到我们这里需要额外的短时间，我们看到光环从中心向外移动，其膨胀速率与它们与我们的距离有关。测量这些光环使天文学家能够确定到云层的距离。
尽管已经取得了巨大的进步，尤其是在 20 世纪 90 年代光学望远镜首次观测到爆发并确定其距离确实是宇宙级的之后，但关于它们，我们还有很多尚未了解。世界各地的望远镜仍在观测 GRB 221009A，它可能被证明是这些极其多样化、奇异而强大的事件的罗塞塔石碑。”
编者注：这是天文学家兼作家菲尔·普莱特的新月度专栏的第一篇。普莱特曾是哈勃太空望远镜的研究员，并撰写了许多关于太空的书籍和文章，包括为 ScientificAmerican.com 撰写的文章