正如这位艺术家的概念图所描绘的那样，在典型的伽马射线爆发期间，当恒星坍缩成黑洞时，粒子射流会穿透它。伽马射线暴 221009A 产生的喷流具有一些独特的特征。
致谢：美国宇航局戈达德太空飞行中心
NASA 的 NuSTAR X 射线望远镜的观测为天文学家提供了关于迄今为止探测到的最亮和最具能量的伽马射线爆发的新线索。
当科学家们在 2022 年 10 月 9 日探测到被称为 GRB 221009A 的伽马射线暴时，他们将其称为有史以来最亮的一次，即 BOAT。大多数伽马射线暴发生在比我们的太阳质量更大的恒星核心坍缩时，变成了一个黑洞。这些事件通常会在几分钟内释放出与我们的太阳在其整个生命周期中释放的能量一样多的能量。后续研究表明，GRB 221009A 比之前的记录保持者亮 70 倍，能量也高得多。虽然科学家们还不明白为什么，但他们从美国宇航局的NuSTAR(核光谱望远镜阵列)天文台收到了一条诱人的线索。
在 6 月 7 日发表在《科学进展》杂志上的一项研究中，科学家们利用 NuSTAR 对该事件的观测来展示这颗正在坍缩的恒星如何喷射出一种物质射流，这种物质的形状在伽马射线爆发喷流中是以前没有观察到的，以及其他独特的特征。这些区别的来源可能是前身星，其物理特性可能会影响爆发的特征。也有可能是一种完全不同的机制将最亮的喷流发射到太空。
“这次事件比我们以前见过的任何伽马射线爆发都要亮得多，能量也大得多，甚至差得远，”这项新研究的主要作者、华盛顿乔治华盛顿大学的天文学家布伦丹奥康纳说。“然后，当我们分析 NuSTAR 数据时，我们意识到它也有这种独特的射流结构。这真的很令人兴奋，因为我们无法研究产生这一事件的恒星;它现在不见了。但我们现在有一些数据为我们提供了关于它是如何爆炸的线索。”
喷气客机
伽马射线是宇宙中能量最高的光形式，但人眼不可见。所有已知的伽马射线暴都起源于我们银河系以外的星系，但它们的亮度足以在数十亿光年之外被发现。一些突然出现并持续不到两秒钟，而所谓的长伽马射线爆发通常会辐射一分钟或更长时间的伽马射线。这些物体可以辐射其他波长数周。
哈勃太空望远镜捕获了称为 GRB 221009A 的伽马射线暴及其宿主星系的红外余辉(圆圈)。这张合成图包含了 2022 年 11 月 8 日和 12 月 4 日拍摄的图像，也就是火山喷发后大约一两个月。余辉可能会持续数年。
致谢：NASA、ESA、CSA、STScI、A. Levan(Radboud 大学);图像处理：Gladys Kober
GRB 221009A 是一次长伽马射线爆发，它非常明亮，有效地致盲了太空中的大多数伽马射线仪器。美国科学家能够利用美国宇航局费米伽马射线太空望远镜的数据重建这一事件，以确定其实际亮度。(这艘船也被美国宇航局的哈勃和詹姆斯韦伯太空望远镜、该机构的风和航海者一号航天器以及欧空局或欧洲航天局的太阳轨道飞行器探测到。)
与其他伽马射线暴类似，GRB 221009A 有一股从坍缩的恒星中喷出的喷流，就像它从消防水龙带射入太空一样，伽马射线从喷流核心的热气体和粒子中辐射出来。但 GRB 221009A 的喷气式飞机在几个方面脱颖而出。在之前观察到的几乎所有伽马射线爆发中，喷流都非常紧凑，窄光束外几乎没有杂散光或物质。(事实上 ，伽马射线暴非常紧凑，只有当它们的喷流几乎直接指向地球时才能观察到伽马射线。)
相比之下，在 GRB 221009A 中，射流的核心较窄，两侧较宽且倾斜。一些最具能量的伽马射线喷流显示出类似的特性，但来自 BOAT 的喷流在一个重要方面是独一无二的：GRB 221009A 中物质的能量也各不相同，这意味着喷流中的所有物质并非都具有同样的能量——就像从枪中射出的一颗子弹——材料的能量随着与射流核心的距离而变化。这以前从未在长伽马射线暴射流中观察到过。
“产生不同射流结构和改变能量的唯一方法是改变爆炸恒星的某些特性，比如它的大小、质量、密度或磁场，”伦敦大学物理学教授 Eleonora Troja 说。罗马领导 NuSTAR 对该事件进行了观测。“那是因为射流基本上必须强行离开恒星。因此，例如，它遇到的阻力大小可能会影响喷气式飞机的特性。”
雪地里的脚印
天文学家可以看到伽马射线喷流发出的光，但距离意味着他们无法直接解析喷流的图像。研究人员必须解释这些事件发出的光，以了解遥远物体的物理特征。这有点像看着雪地里的脚印，然后推断留下脚印的人的身体特征。
在许多情况下，宇宙事件发出的光可能有不止一种可能的解释。不止一台 X 射线望远镜观测到 GRB 221009A，包括美国宇航局的尼尔·盖瑞尔斯·斯威夫特天文台和中子星内部成分探测器(NICER)，以及欧空局的XMM-牛顿望远镜。NuSTAR 数据帮助缩小了这些可能性。它表明，当喷流进入太空时，它与星际介质或充满恒星之间空间的稀疏原子和粒子海相撞。这种碰撞产生了 X 射线——比伽马射线能量略低的光粒子。
“有多个 X 射线望远镜在太空中运行，每个都有不同的优势，可以帮助天文学家更好地了解这些宇宙物体，”南加州美国宇航局喷气推进实验室的 NuSTAR 项目科学家丹尼尔斯特恩说。
更多关于使命
NuSTAR 是一项由加州理工学院牵头、JPL 为位于华盛顿的 NASA 科学任务理事会管理的小型探索者任务，它是与丹麦技术大学和意大利航天局 (ASI) 合作开发的。该航天器由位于弗吉尼亚州杜勒斯的轨道科学公司建造。NuSTAR 的任务运营中心位于加州大学伯克利分校，官方数据档案位于美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的高能天体物理学科学档案研究中心。ASI 提供任务的地面站和镜像数据档案。加州理工学院为 NASA 管理喷气推进实验室。
