BOAT：人类有史以来见过的最亮伽马射线暴

2022年10月9日。一道光，走了将近19亿年，终于抵达太阳系。

它来得毫不客气。

那些专门守候它的伽马射线探测器当然都被触发了。但不止于此——连本来用来盯着太阳看的仪器，也被它点亮了。地球大气层的上层被它震了一下。它甚至一路穿到了旅行者1号那里——那艘1977年就离开我们、已经飘到距地球超过140亿英里之外的探测器，也留下了它的指纹。

天文学家给它编了个号：GRB 221009A。然后他们给了它一个更响亮的外号，一叫就再也没人用编号了：BOAT——the Brightest Of All Time，史上最亮。

通常这种封号不过是夸大其词。这次不是。

不过BOAT在刷新纪录的同时，也顺手丢下了几个真实的谜题，让研究者们至今仍在抠头。那我们就来理一理：我们真正知道什么，还不知道什么，最聪明的猜测又指向哪里。

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那一天究竟发生了什么

先说基础。伽马射线暴是宇宙能制造的最亮爆炸。其中「长暴」——持续超过几秒的那种——来自一个极度暴力的瞬间：一颗质量巨大、自转极快的恒星燃料耗尽，塌缩成黑洞，同时向外喷射出以接近光速奔涌的物质喷流（NASA）。

10月9日拉响警报的，就是这么一件事。NASA的费米伽马射线空间望远镜和尼尔·盖尔斯·斯威夫特天文台最先捕捉到它，随后Wind飞船上的Konus仪器、国际空间站上的NICER也相继跟进确认（NASA）。然后出现了一个有点荒诞的情节：这道爆闪亮到直接把费米的探测器「打瞎」了。仪器饱和，就像相机直接对着太阳拍，画面一片白。科学家们事后费了好大劲，才把数据一点点复原，算出它究竟有多亮（《天体物理学杂志快报》）。

那到底有多亮？路易斯安那州立大学的Eric Burns说得很直接：GRB 221009A，「很可能是自人类文明诞生以来，X射线和伽马射线波段出现过的最亮爆发」（NASA）。请再读一遍——自人类文明诞生以来。它比之前的纪录保持者亮了大约50到70倍。研究者们梳理了约7000个已知暴，算出一个让人有点发凉的数字：这种亮度的事件，大概每一万年才出现一次（NASA）。

为什么偏偏是这一次？两个宇宙级别的好运气叠在一起。第一，它够近。把光线色散开来分析，红移定在z = 0.151——距我们几十亿光年，是人类捕捉到的最近的「长暴」之一（arXiv预印本·Science Advances）。第二，喷流几乎正对着地球的方向射过来。想象一下：手电筒从你身旁扫过，和手电筒直直怼着你两眼中间，感受截然不同。

然后它又打破了第二项纪录，这次是在能量的暴力端。中国的LHAASO（高海拔宇宙线观测站）记录到超过5000个超高能光子，有些携带的能量高达约18太电子伏（TeV）。在这之前，从没有伽马射线暴被观测到超过10 TeV——以往的纪录大概在1到3 TeV之间。这次直接碾过去了（Science Advances）。

它甚至碰了我们一下。一支由欧空局研究者领衔的团队在《自然·通讯》上发文，发现地球高层电离层——大约500公里的高度——出现了一次与这道爆闪在时间上完全吻合的扰动。这是人类第一次把一道伽马射线暴和如此高层大气中的涟漪联系在一起（《自然·通讯》）。不过别慌——这只是灵敏仪器上的一个微弱信号，地面上没有任何人感觉到任何事。

那些「不该抵达」的光子

现在来说真正的谜。

那些18 TeV的光子？它们不应该在这里。而它们偏偏在这里，戳穿了我们关于宇宙运作方式的一个基本假设。

这么高能量的光子，理论上撑不过跨越数十亿光年的旅途。原因很微妙，但很确定。太空并非真空。它充满了一种极淡极弥散的光晕，叫做「河外背景光」——是有史以来所有恒星和星系发出的光的总和。一个超高能光子在这片光雾中飞奔，按道理会撞上它，消失，然后转化为一对粒子-反粒子。到了18 TeV，宇宙对这类光子来说应该是完全不透明的（Science Advances）。

那么，数以千计的这种光子是怎么穿越宇宙、落在中国的探测器上的？

这就是谜题所在，而且没有一个让人舒坦的答案。也许星系间的空间比我们的模型预想的更透明。也许有什么东西在护送这些光子穿越迷雾。也许我们对这些喷流如何加速粒子的整幅图景都需要重写。目前没人知道。

还有一个更安静的谜紧跟着。理论上，如此海量的高能光倾泻而出，应该伴随着大量被称为「中微子」的幽灵粒子一起喷出。IceCube中微子天文台去找了。什么都没找到——只是在宽广的能量范围内得到了几个上限（一篇会议预印本，arXiv；尚未经过同行评审）。许多模型都曾预言，史上最亮的爆发一定会带来中微子信号。这沉默，是真实存在的约束，理论学家们还在努力弄清楚它意味着什么。

那到底是怎么回事？

最无聊（也最可能正确）的答案。 最平静的解释是：这里根本没有新物理，只是参数需要微调。也许河外背景光恰好在这条视线方向上薄一点；也许我们的吸收模型稍微悲观了一些，稍微调整一下就能让足够多的光子存活，和LHAASO看到的结果吻合（《皇家天文学会月报快报》）。目前大多数证据倾向于这个方向。

疯狂的答案（是的，这是推测）。 还有一个奇异得多的想法在流传，它依赖一种叫做「轴子类粒子」的假想东西。思路是这样的：一个伽马射线光子在旅途中短暂变身为这种超轻粒子，以这个身份悄无声息地穿越宇宙，完全不受背景光雾的影响，然后在临近地球时再变回伽马射线。一场宇宙级别的障眼法（arXiv预印本）。这是一条真实的研究路线，不是民间科学，但必须说清楚——它是未经证实的推测，若要成立，需要全新的物理学支撑。

几何答案。 一个经过同行评审的解释，对这惊人的亮度另有说法，与奇异粒子无关，完全是形状问题。这叫做「结构化喷流」：一个极细、极快的核心，外面包裹着一层更宽、更慢的外鞘，而那个灼热的核心几乎直接对准了我们（Science Advances）。换句话说，也许我们只是以一个极其幸运的角度，看到了一头普通的怪兽。

消失的超新星。 一颗塌缩的大质量恒星，按道理应该留下一具尸体：超新星。但最初，搜索者在那片强烈的余辉里找不到它，「消失的超新星」的谣言开始流传。然后2024年给出了答案。詹姆斯·韦布空间望远镜在爆发约168到170个静止系时间日之后，发现了这颗超新星。而且有个转折：它看起来完全普通。一个类似SN 1998bw的事件，大约0.09个太阳质量的镍，而且——这很关键——没有任何快中子俘获（「r过程」）反应的迹象，那是铸造最重元素的过程（《自然·天文学》）。这个发现的言外之意静静地令人震撼：即使是最极端的爆发，似乎也不是锻造重元素的主要熔炉；而且这道爆闪与那颗超新星，可能比任何人预想的都更加彼此独立。

最后留下来的，是这样一幅图景。那道光，超出了所有量表，是来自黑暗深处的一声万年一遇的嘶吼。但发出这声嘶吼的那颗星，按我们能测量的每一个数字来看，平淡得近乎无趣。一次平凡的死亡，造就了有记录以来最亮的闪光，至今仍在教我们认识宇宙究竟有多么透明——同时，也仍在守着它的几个秘密。

来源与延伸阅读

• NASA，NASA探测到可能是万年一遇的伽马射线暴：https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/nasa-missions-study-what-may-be-a-1-in-10000-year-gamma-ray-burst
• Burns等，GRB 221009A：BOAT，《天体物理学杂志快报》：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/acc39c
• LHAASO合作组，GRB 221009A超过10 TeV的甚高能伽马射线辐射，Science Advances：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj2778
• Hayes等，与伽马射线暴相关的高层电离层电场扰动证据，Nature Communications：https://www.nature.com/articles/s41467-023-42551-5
• Blanchard等，JWST探测到与GRB 221009A相关、无r过程特征的超新星，Nature Astronomy：https://www.nature.com/articles/s41550-024-02237-4
• O'Connor等，结构化喷流解释极端GRB 221009A，Science Advances：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi1405
• IceCube合作组，IceCube搜寻GRB 221009A中微子（ICRC2023预印本）：https://arxiv.org/abs/2307.16354
• GRB 221009A早期TeV光子被什么吸收？MNRAS Letters：https://academic.oup.com/mnrasl/article/529/1/L19/7468153
• Galanti等，解读GRB 221009A约18 TeV光子（轴子类粒子预印本）：https://arxiv.org/abs/2211.04057
• 维基百科，GRB 221009A（综述/图表参考）：https://en.wikipedia.org/wiki/GRB_221009A