在寻找强大的伽马射线爆发(GRB)的起源时，一个国际天体物理学家团队可能偶然发现了一种摧毁恒星的新方法。

恒星拆除德比诞生了强大的伽马射线暴

尽管大多数伽玛暴起源于大质量恒星爆炸或中子星合并，但研究人员得出的结论是，伽马射线暴191019A相反来自古代星系核心超大质量黑洞周围拥挤环境中恒星或恒星残骸的碰撞。这种类似于拆除德比的环境指向了一种长期假设但从未见过的拆除恒星并产生伽玛暴的方法。

该研究发表在《自然天文学》杂志上。该研究小组由荷兰拉德堡德大学领导，成员包括西北大学的天文学家。

西北大学天体物理学家、研究合著者方文辉表示：“对于符合伽马射线暴传统分类方案的每一百个事件，至少有一个奇怪的事件让我们感到困惑。”这些奇怪的东西最能告诉我们宇宙可能发生的爆炸的多样性。”

西北大学天体物理学家兼研究合著者贾科莫·弗拉吉奥内(GiacomoFragione)表示：“在致密恒星系统中发现这些非凡现象，尤其是那些环绕星系核心超大质量黑洞的恒星系统，无疑是令人兴奋的。”“这一非凡的发现让我们对这些宇宙环境中复杂的动态有了一个诱人的了解，使它们成为原本被认为不可能发生的事件的工厂。”

方是西北大学温伯格艺术与科学学院的物理学和天文学助理教授，也是天体物理学跨学科探索与研究中心(CIERA)的成员。Fragione是CIERA的研究助理教授。西北大学的其他合著者包括安雅·纽金特(AnyaNugent)和吉利安·拉斯廷贾德(JillianRastinejad)，两人都是西北大学的博士。天文学专业的学生和方研究小组的成员。

大多数恒星根据其质量以三种可预测的方式之一死亡。当像太阳这样质量相对较低的恒星衰老时，它们会脱落外层，最终褪色成为白矮星。另一方面，质量更大的恒星在灾难性的超新星爆炸中燃烧得更亮，爆炸得更快，形成中子星和黑洞等超致密物体。当两个这样的恒星残骸形成双星系统并最终碰撞时，就会发生第三种情况。

但新研究发现可能还有第四种选择。

“我们的研究结果表明，恒星可能会在宇宙中一些最密集的区域遭遇灭亡，在那里它们可能会发生碰撞，”该研究的主要作者、拉德堡德大学的天文学家安德鲁·莱文(AndrewLevan)说。“这对于了解恒星如何死亡以及回答其他问题是令人兴奋的，例如哪些意想不到的来源可能会产生我们可以在地球上检测到的引力波。”

远古星系的恒星形成盛期早已过去，即使有，也几乎没有剩余的大质量恒星了。然而，它们的核心充满了恒星和大量超致密的恒星遗迹，例如白矮星、中子星和黑洞。天文学家长期以来一直怀疑，在超大质量黑洞周围的湍流活动蜂巢中，两个恒星物体碰撞产生伽玛暴只是时间问题。但此类合并的证据仍然难以捉摸。

2019年10月19日，当美国宇航局尼尔·格尔尔斯·斯威夫特天文台检测到持续一分多钟的明亮伽马射线闪光时，天文学家首次看到了此类事件的迹象。任何持续时间超过两秒的伽玛暴都被视为“长”。这种爆发通常来自质量至少是太阳10倍的恒星的塌缩。

然后，研究人员使用位于智利的双子座南望远镜(美国国家科学基金会NOIRLab运营的国际双子座天文台的一部分)对伽玛射线暴的衰弱余辉进行了长期观测。

这些观测结果使天文学家能够将伽玛暴的位置精确定位到距古代星系核不到100光年的区域——非常靠近星系的超大质量黑洞。奇怪的是，研究人员还没有发现相应超新星的证据，而超新星会在南双子座捕获的光线上留下印记。

Rastinejad表示：“长GRB191019A没有伴随超新星，这告诉我们这次爆发并不是典型的大规模恒星坍缩。”他进行了计算，以确保数据中没有隐藏超新星。“GRB191019A嵌入宿主星系核中的位置，揭示了一种关于引力波发射源如何形成的预测但尚未得到证实的理论。”

在典型的银河环境中，由碰撞的恒星残骸(例如中子星和黑洞)产生长伽玛暴的情况极其罕见。然而，古代星系的核心并不典型，可能有一百万甚至更多的恒星挤在一个只有几光年宽的区域中。

如此极端的人口密度可能足够大，以至于偶尔会发生恒星碰撞，特别是在超大质量黑洞的巨大引力影响下，这会扰乱恒星的运动并使它们朝随机方向倾斜。最终，这些任性的恒星会相交并合并，引发巨大的爆炸，从遥远的宇宙距离都可以观察到。

“这一事件几乎颠覆了我们对短伽玛暴和长伽玛暴环境的所有期望，”对宿主星系进行了重要建模的纽金特说。

“虽然在像GRB191019A的宿主一样古老和死亡的星系中从未发现过长伽马暴，但由于其合并起源，尚未观察到短伽玛暴与宿主的原子核有如此密切的联系。这一事件的发现其核心是古老、静止的星系为形成以前很少观察到的双星系统打开了新途径。”

此类事件可能经常发生在宇宙中类似拥挤的区域，但直到此时才被注意到。它们默默无闻的一个可能原因是银河系中心充满了尘埃和气体，这可能会掩盖伽玛射线暴的初始闪光和由此产生的余辉。GRB191019A可能是一个罕见的例外，它使天文学家能够探测到爆发并研究其后果。

方说：“虽然这是首次发现此类事件，但可能还有更多事件被星系附近的大量尘埃所隐藏。”“事实上，如果这种持续时间较长的事件来自致密天体的合并，那么它就会导致伽马射线暴数量的不断增长，而这违背了我们传统的分类。”

通过努力发现更多此类事件，研究人员希望将伽马暴探测与相应的引力波探测相匹配，这将更多地揭示它们的真实本质并确认它们的起源——即使是在最黑暗的环境中。维拉·C·鲁宾天文台(VeraC.RubinObservatory)将于2025年投入使用，对于此类研究将具有无价的价值。

这项研究“来自古代星系核的动态起源的长时间伽马射线暴”发表在《自然天文学》上。