探索宇宙奧秘 · 理性思考

2024年8月25日，NASA的Swift衛(wèi)星向地面發(fā)出警報(bào)。宇宙深處，一顆大質(zhì)量恒星剛剛坍縮，噴流擊穿星體，釋放出名為GRB 240825A的伽馬射線暴。

通常，這類"宇宙煙花"的余輝要么明亮可見(jiàn)，要么永遠(yuǎn)隱匿于黑暗。但這顆暴卻上演了一出罕見(jiàn)的"變臉"戲碼：它先暗后亮，在爆發(fā)后約1000秒達(dá)到最暗，又在11小時(shí)后轉(zhuǎn)為明亮。

研究團(tuán)隊(duì)量化這一暗度的指標(biāo)是光學(xué)- X射線光譜指數(shù)β_OX。數(shù)據(jù)顯示，GRB 240825A的β_OX并非恒定。

爆發(fā)后，光學(xué)暗度先迅速下降，在約1000秒時(shí)達(dá)到極小值，滿足光學(xué)暗暴的判定標(biāo)準(zhǔn)；隨后卻持續(xù)回升，大約11小時(shí)后，該暴已完全脫離"光學(xué)暗"范疇，轉(zhuǎn)變?yōu)榈湫偷墓鈱W(xué)亮暴。

這種"先暗后亮"的時(shí)間演化極為罕見(jiàn)。它打破了光學(xué)暗暴"一暗到底"的刻板印象，暗示我們之前對(duì)這類天體的分類可能過(guò)于靜態(tài)。

為什么會(huì)出現(xiàn)這種反轉(zhuǎn)？光譜能量分布分析指向了消光效應(yīng)的變化。

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，暴周介質(zhì)的消光程度隨時(shí)間逐漸降低。這表明GRB 240825A誕生于致密的星形成區(qū)，周圍原本包裹著大量塵埃。

爆炸初期，余輝光線必須穿過(guò)厚重的塵埃帷幕，遭受強(qiáng)烈消光，顯得暗淡。隨著時(shí)間推移，激波向外擴(kuò)散，逐漸脫離致密環(huán)境，消光減弱，光學(xué)亮度自然回升。

這一發(fā)現(xiàn)直接支持了"塵埃消光"假說(shuō)。它證明至少一部分光學(xué)暗暴并非本質(zhì)暗淡，而是被"遮住了臉"。環(huán)境的動(dòng)態(tài)演化才是幕后推手。

光學(xué)暗伽馬射線暴自1990年代發(fā)現(xiàn)以來(lái)，始終是謎。長(zhǎng)暴源于大質(zhì)量恒星坍縮，理應(yīng)發(fā)生在恒星形成區(qū)，塵埃豐富。但為何有些暴明亮，有些卻暗？

這關(guān)系到恒星形成環(huán)境、噴流特性，甚至宇宙早期高紅移暴的探測(cè)。

若在爆發(fā)初期（如前1000秒）觀測(cè)，它會(huì)歸類為暗暴；若僅在數(shù)小時(shí)后觀測(cè)，則得到完全相反的結(jié)論。這解釋了為何不同望遠(yuǎn)鏡對(duì)同一暴可能給出矛盾分類。

該發(fā)現(xiàn)也排除了部分替代解釋，如高紅移導(dǎo)致的萊曼α吸收，因?yàn)榧t移不會(huì)隨時(shí)間變化。環(huán)境的動(dòng)態(tài)消光才是更合理的解釋。

中國(guó)在伽馬射線暴余輝觀測(cè)領(lǐng)域已形成獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。從麗江高美古到興隆觀測(cè)站，再到南極昆侖站的南極巡天望遠(yuǎn)鏡，中國(guó)構(gòu)建起覆蓋不同緯度的地基光學(xué)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。

這項(xiàng)研究提醒我們，宇宙從不靜態(tài)。那些看似永恒的黑暗，或許只是光線尚未穿透塵埃的瞬間。

隨著中國(guó)下一代大型光學(xué)紅外望遠(yuǎn)鏡的建成，我們將有望捕捉到更多這樣的宇宙"變臉"時(shí)刻，揭開(kāi)恒星死亡現(xiàn)場(chǎng)的更多秘密。

Rui-Zhi Li et al, Time Evolution of Optical Darkness in Gamma-Ray Burst Afterglow: The Case of GRB 240825A, The Astrophysical Journal (2026). DOI: 10.3847/1538-4357/ae1e7d