洛斯阿拉莫斯国家实验室研究团队近日在《天体物理学杂志快报》发表论文，对两次特殊的长时伽马射线暴进行建模分析后提出，这些事件的核合成特征更符合坍缩星情景，而不是此前一些研究所认为的中子星并合起源。
伽马射线暴是宇宙中最剧烈的爆发现象之一，短短几秒内释放的能量就可超过太阳整个生命周期释放能量的总和。洛斯阿拉莫斯国家实验室科学家在50多年前首次发现这类现象，此后一直参与相关研究。
此次研究聚焦于两次备受关注的事件：2021年由美国宇航局费米伽马射线暴监测器探测到的GRB 211211A，以及2023年探测到、亮度极高的GRB 230307A。此前，由于观测数据中出现一些异常信号，科学界曾提出这两次长时伽马射线暴可能来自两颗中子星并合，尤其是GRB 230307A呈现出特殊的重元素特征和偏“红”的红外辐射，更让这一解释受到关注。
不过，洛斯阿拉莫斯团队通过模拟发现，相关观测结果也可以用坍缩星机制解释。坍缩星指的是一颗质量巨大、快速旋转的恒星在自身坍缩形成黑洞的过程中，释放出强烈伽马射线能量。研究团队认为，这类事件可能产生一种不同于传统认识的千新星信号，其元素组成并不一定包含金、铅等极重元素。
重元素通常指比铁更重的元素，例如金、铅和铀等，它们可在剧烈宇宙事件中通过快速中子俘获过程形成。研究团队此前曾预测一种与坍缩星相关的元素生成机制，并在此次研究中发现，不含金、铅等极重元素的元素组成与观测结果高度吻合。这与他们基于坍缩星机制建立的模型相一致。
洛斯阿拉莫斯国家实验室博士后研究员马尔科·里斯蒂奇表示，伽马射线暴结合了极高密度和温度、相对论效应以及不同时间尺度，是宇宙中最强烈、最奇特的现象之一。通过对这两个特殊长时伽马射线暴进行建模和模拟，研究人员得以从新的角度理解这些复杂的极端事件。
该实验室理论物理学家马修·蒙波尔表示，研究结果显示，这类长时伽马射线暴对应的千新星并不必然意味着金的合成。即便信号中出现通常与镧系元素生成相关的红色成分，也可以用较简单的单组分模型解释。这表明千新星可能比过去认为的更加多样，也更难判读。
研究团队在洛斯阿拉莫斯国家实验室的Chicoma超级计算机上完成了相关模拟。未来，随着引力波探测等多信使观测手段的发展，天体物理学家有望更准确地判断千新星及相关伽马射线暴的真实宇宙起源。
