观看黑洞落入恒星，然后爆炸

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地球是一个奇迹

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这幅艺术创作描绘了迄今探测到的持续周期最长的伽马射线暴GRB 250702B（中心偏左）在其星系内部爆发的画面。7月2日，人类首次侦测到本次伽马暴，过程中，狭窄的粒子喷流反复射向太空，速度接近光速。整场事件持续了七个多小时。｜图源：NOIRLAB/NSF/AURA/M. GARLICK

这是今年最大的一出宇宙谋杀谜案：一个黑洞摧毁了一颗恒星——它是怎么做到的？这位凶手是什么样的？

7月2日，美国宇航局费米伽马射线太空望远镜（NASA’s Fermi Gamma-ray Space Telescope）发现伽马射线（迄今已知能量最高的电磁波）信号的短信拉响警报，自那以来，全世界的天文学家都开始研究这起案件。

伽马射线是黑洞破坏宇宙天体（例如恒星）的知名信号，因为这类天文事件会释放出惊人的能量。

所谓“伽马射线暴”是宇宙中极高能射线的突然闪烁，一般而言，平均持续1秒到半个小时不等。而本场爆发持续了7个小时，登顶射线暴时长记录之首。

另一奇特线索来自中国与欧洲合作研制的“天关”卫星（又称爱因斯坦探针卫星）。在事件前一日，该卫星在天空同一位置观测到了X射线爆发。

通常，高能电磁波伴随宇宙爆炸事件发生，随后亮度消减。自1973年伽马射线首度被发现以来，还没有哪条记录与本次相似。

“这让它成为了一场极不寻常的奇异爆炸，我们此前可能从未看到过这种情况。”罗马第二大学天体物理学家埃莱奥诺拉·特罗亚（Eleonora Troja）说。

有关恒星杀手作案方式的主流理论描述了多种未曾见于过往观察的情境。“我个人看来，所有可能的解释，尽管各不相同，但每一个都激动人心。”美国北卡罗来纳大学教堂山分校博士生乔纳森·卡尼（Jonathan Carney）。卡尼曾主导一项有关此事件的研究，相关论文已在《天体物理期刊通讯》（Astrophysical Journal Letters）发表。

现有认识

论文预印平台arXiv.org目前已有10篇有关离奇宇宙事件GRB 250702B的论文，各不相重，其中一些现已在经同行评审的期刊上发表。科学家一直在调动一切可用工具深入考察，这些设备既有太空中的，也有地面上的。

“美国独立纪念日当天，我们都还在伏案钻研、撰写计划书并尝试将我们能用的全部望远镜都对准了这片天空，试图真正理解正在上演的事情。”卡内基梅隆大学天文学家布兰登·奥康纳（Brendan O’ Connor）说。由他主导的另一项聚焦此事件的研究也在《天体物理期刊通讯》见刊。

最开始，科学家们以为那些伽马射线信号可能是从银河系内部发出的，哪样就会比较好解释。“假如它就在我们星系，它的能量级将远远低于来自遥远星系所需达到的水平。”相应的，我们也将可以更普通的近距离天文事件来解释它的亮度水平，荷兰拉德堡德大学天体物理学家安德鲁·莱文（Andrew Levan）说。

后续观察结果很快驳斥了这一理论。在美国宇航局尼尔·格雷尔斯雨燕天文台准确定位事件位置坐标后，欧洲南方天文台位于智利的甚大望远镜就发现了逐渐褪去的余辉，旁边的天空中还有一个污点。

美国宇航局哈勃太空望远镜继而显示，“污点”实际上是某个先前不为人知的星系。随后，詹姆斯·韦布空间望远镜利用红外视觉穿透宇宙尘埃，帮助科学家侦探团队确定，案发现场射出的光线抵达地球前已经旅行了80亿年。

“它比我们原本以为得还要明亮、灿烂，事实上，我们现在看到的与我们之间隔着其星系内那样多的尘埃。”莱文说。

美国宇航局詹姆斯·韦布空间望远镜为天文学家们带来了GRB 250702B家乡最为清晰的画面，那是一个庞大而拥有极多尘埃的星系，与地球相距大约80亿光年。局部放大图中，这场伽马暴的位置被标记了出来，它靠近星系内漆黑的尘埃带的顶部边缘。这一发现排除了爆发与星系核心超大质量黑洞有关的可能性。图源：美国宇航局/ESA/CSA/H. SEARS, RUTGERS. IMAGE PROCESSING: A. PAGAN, STSCI

追踪事件的科学家们达成了一项共识：恒星毁灭时，必然产生了一股以近光速冲出“犯罪现场”的粒子喷流，伽马射线便由此产生。

但莱文指出，更深层的问题随之而来：“这股喷流究竟从何而起？位于核心、真正驱动它的，究竟是个什么‘引擎’？”

到了这一步，分歧就出现了。

黑洞先合并恒星，再吃掉它

一些科学家指出，该伽马射线信号的特征与我们现今观测到的最小黑洞中释放的信号相似，那些黑洞的质量在太阳的5—30倍之间。

这样一个“玩具尺寸”的黑洞与一颗“氦星”（即外层氢大量剥离的恒星）合并，一场相当狂暴的宇宙事件可能随之产生。

科学家认为，黑洞会由内而外蚕食恒星，造就一股高能粒子喷流及电磁波；而当“进食”结束，只有黑洞还在原地。

“仅这个想法本身，我认为就足够震撼。”美国路易斯安那州立大学天体物理学家爱里克·伯恩斯（Eric Burns）说。

他与同事在近期发表于《皇家天文学会月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）的论文中，为此假说提供了佐证。“无论听起来有多不可思议，宇宙理应会发生这种现象，只是我们从未确凿地见证过它。”

能够杀死这一假设的铁证，本应是观测到超新星——即恒星没有被吞噬，而是在宇宙中爆炸后留下遗骸。然而事发星系中尘埃厚重，加上其与银河系呈相对位置，就算有超新星诞生，也可能被完全遮挡，即便是韦布望远镜也未必能穿透迷障。

中等质量黑洞将恒星彻底撕碎

另一些科学家则认为，从现有“蛛丝马迹”来看，凶手也可能是一个中等质量黑洞。假如事实果真如此，这将掀起轩然大波，因为宇宙中已知的黑洞绝大多数要么是恒星级小黑洞，要么是质量超过太阳10万倍的超大质量黑洞，介于两者之间、质量相当于100—10万个太阳的则极为罕见。

事实上，科学界至今仍在争论，那些已知黑洞中，究竟有没有真正的“中等质量”选手，如果有的话又是哪几位。

按照第二种假设，一个中等质量黑洞游荡至此，它凶猛的引力撕碎了一颗白矮星，后者从前与太阳差不多，而今走到了生命的尽头。这种摧毁恒星的方式要比从内部将其引爆温和得多。

然而伯恩斯指出，这一解释有个关键问题：费米望远镜观测到的伽马射线亮度起伏，只在恒星级黑洞的案例里出现过。

他进一步解释说：“事物越大，牵一发以动全身所需的时间就越久。”从观测角度讲，这意味着，望远镜观测到的亮度涨落周期，不可能短于光穿越整个黑洞所需的时间。鉴于费米望远镜探测到了秒级的光变信号，涉事黑洞应当相对较小。

虽然部分科学家认为，中等质量黑洞假说尚不能被排除，但伯恩斯坚持：“在我看来，这就像要判断是马还是独角兽。”

还有第三种可能：一个恒星级黑洞撕裂了它的伴星。这种情况被称为“微潮汐撕裂事件”，通常发生于超大质量黑洞。

美国宇航局戈达德太空飞行中心研究员伊莱扎·奈茨（Eliza Neights）表示，这比凶手是中级质量黑洞的说法更站得住脚。

此前，奈茨与伯恩斯共同领导了有关“黑洞吞噬恒星”的论文的研究工作。尽管如此，她与伯恩斯还有其他合著者依旧认为，射线信号的快速光变特性，更支持“黑洞与恒星合并，然后将其引爆”这一设想。

悬而未决

目前，有关黑洞尺寸及其杀死恒星的具体方式，仍然众说纷纭。有人说，要断定哪个解释更合理，为时尚早。天文学家正试图通过X射线与射电波段，观测恒星毁灭后的余辉，以期找到更多线索。

“每推开观测宇宙的一扇新窗，都让我们再次感到已有认识是多么有限，”特罗亚感叹道，“这或许是关于敬畏的提醒——我们所在的宇宙是如此浩渺，非一朝一夕所能穷尽。”