解秘毁灭之暴
定位，定位，定位
当雨燕继续集中观测新GRB时，天文学家在不同的战线上继续攻坚剩余的问题。当GRB的喷流猛冲入星际空间时，它将大量的能量注入物质中，形成与喷流方位无关的明亮射电喷流。SN 1998bw尤其是个明亮的射电源。加州理工学院的Alicia Soderberg和她的同事正在研究Ic型超新星及其近亲，Ib型超新星，后者的光谱中存在氦线。该小组使用新墨西哥州的甚大天线阵研究有多少这样的超新星与离轴GRB（喷流不对准地球）成协。虽然该小组观测了150个超新星，但他们只找到了一个与离轴GRB有关的射电源。这说明，只有不到1%的Ib/c型超新星会产生相对论性喷流。Soderberg说：“GRB本质上说是稀罕的事件，我们知道，只有很特殊的超新星才能产生这样的爆发。”
天文学家还通过研究宿主星系（通常是产星活动活跃的不规则矮星系）来获取有关GRB前身性质的信息。由于矮星系中重于氢和氦的元素（按天文学的说法就是“金属”）含量通常极低，这些结果强烈暗示，GRB的前身星是低金属丰度的——这同样是坍缩星模型的预言。
在5月10日Nature杂志网络版发表的一项研究成果中，空间望远镜研究所的Andrew Fruchter领导的小组使用哈勃空间望远镜拍摄了42个长暴的宿主星系。这42个GRB中，只有1个发生在规则的大型旋涡星系，其他都发生在不规则的矮星系中。而且GRB通常发生在宿主星系最明亮的区域，这里有着最猛烈的产星活动，分布着最重的恒星。作为对比，该小组发现，通常的超新星可以整齐地分为旋臂与矮星系两族。这些结果加强了流行观点的可靠性，即GRB的前身星质量非常大，金属性很低。
最近哈勃空间望远镜进行的一次GRB宿主星系巡天揭示了突出的事实：GRB（位置由十字标出）几乎都发生在不规则的矮星系中。这些星系通常只有很少量的“金属”（比氢和氦重的元素），这表明GRB的前身星也是贫金属的。（图片提供：NASA/STScI/Andrew Fruchter et al.）
这一结果与俄亥俄州立大学的Krzysztof Stanek及9名同事向《天体物理学报》杂志提交的文章相符。Stanek的小组研究了5个距离最近的长暴（包括XRF 060218）的宿主星系，它们的距离均小于20亿光年。该小组发现，这些星系的氧丰度（作为对所有金属元素的近似）比太阳低60%，而且宿主星系金属丰度越高，爆发的能量就越低。
GRB与低金属丰度的关联也许部分说明了我们存在于此的理由，这是因为GRB集中的高能流束可以摧毁远至数千光年范围内的行星大气。在130亿年的恒星演化中，银河系恒星的金属丰度大大提高，甚至在46亿年前地球形成的时候，我们星系盘中大多数恒星的金属丰度使GRB不可能成为威胁有生命的行星的因素。Stanek的小组总结说：“我们应该可以将GRB从有可能使人类象恐龙一样成为灭绝生物的原因的列表中划去。”
自转，自转，自转
GRB前身星的金属性不仅仅对于地球来说是好消息——这也是有关其性质的关键线索。美国国家射电天文台的Dale Frail解释说：“金属性与自转同行。”
Frail指出了GRB研究中的关键问题：爆发的大质量恒星是如何在相对论性喷流和超新星爆发冲击波（使恒星瓦解的主要原因）之间分配能量的？在坍缩星模型中，爆发中的大质量恒星需要抽走大量自转能以产生相对论性喷流。否则，它将产生普通的超新星或一颗“失败的超新星”，这种情况下大部分恒星物质向内下落产生黑洞，并没有壮观的爆发发生。
比氢和氦重的元素有更多的电子，这意味着它们可以被大质量亮星强烈的辐射压更有效地推开。结果是高金属性的恒星产生了更猛烈的星风，恒星的自转因磁力而减慢。这样的恒星自转太慢，不足以产生相对论性喷流，它们以没有GRB的普通超新星的形式结束生命。
根据相当数量的理论家的观点，自转对于GRB是个关键参数，甚至坍缩恒星的核心是否形成黑洞也是无所谓的。加州大学伯克利分校的Joshua Bloom解释道：“你可以只产生一颗中子星，而高能过程仍旧发生。”自转非常快的中子星将开启一部发电机，将磁场放大到超高的强度，形成磁陀星。爆发可以利用磁能产生相对论性喷流。不过黑洞事件可以带来能量更高的GRB，这是因为喷流可以从大量引力能中产生出来。
在发展的图景中，只有很少的环境组合允许恒星产生GRB，这解释了Soderberg的射电观测没有找到伴有相对论性喷流的超新星的原因。一颗恒星需要有足够大的质量来产生黑洞或中子星，需要损失它的包层，并且需要在坍缩的时候飞速自转。
这些条件为理论家（但并非自然界）带来了棘手的问题。举例来说，GRB的前身星不能膨胀为红巨星，而后者几乎是恒星演化过程中的普遍阶段，但会攫取恒星的角动量。不过由于贫金属大质量恒星星风较弱，在核心坍缩时它们应该还能有孕育喷流的厚氢包层存在。GRB的前身星必须以某种方式抛掉包层并同时保持快速自转。
解决这一问题的一条明显途径是密近双星伴星的存在，它可以撕去前身星的外层包层。但洛斯阿拉莫斯国立实验室的Woosley和Alexander Heger指出，哪怕恒星没有伴星，它也可以通过另一种方式损失包层。最近的理论研究表明，快速旋转的大质量恒星能使其内部壳层相混合。如此的混合过程使大质量恒星直接演化为沃尔夫—拉叶星，而不必经过红巨星阶段，这就保持住了它的高速自转。
这一模型可以解释为什么高红移GRB一般能量较大，且有显著的耀发活动。金属性极低的恒星通过星风损失的质量相对较小，因此在他们死亡时质量仍然很大。结果是，它们产生了黑洞，积聚了大量吸积物质和转动能，可以支持较长时间的喷流。凭借流入黑洞的物质，坍缩星可以产生亮度极高的GRB。
相比之下，邻近能量较低的GRB前身星质量较小，自转较慢，故坍缩星机制就没有支持高度相对论性喷流的吸积物质和转动能。爆发过程将可以利用的更多能量输送给了超新星，更少的能量则给了喷流。随着时间推移，恒星演化向星系中喷洒更多的金属，GRB的发生频率和强度应该下降，而这与观测相符合。
这张由钱德拉X射线天文台（蓝）和帕洛玛天文台红外观测数据（红、绿）合成的图象展示了天鹰座35000光年外的超新星遗迹W49B。X射线辐射似乎形成了一个棒状结构，使某些天文学家推测，这是GRB喷流的残余。向左运动的喷流冲入星际气体中，产生了图象左侧边缘的耀发。其他天文学家认为这不过是个普通的超新星遗迹，并争论说如果我们的银河系中发生过GRB，数量也是极少的。（图片提供：NASA/CXC/SSC/Jonathan Keohane et al.）
已解决和未解决的谜
理论与观测已会聚形成一幅统一的图景，说明在什么样恰好的条件下，大质量恒星在死亡之际能怎样产生相对论性喷流，可能还有某些爆发为何比其他的能量更大。但很多关键问题仍旧是有争议的或是悬而未决的。喷流是由什么东西组成的？典型的喷流角宽度是多少？实际上是什么产生了伽玛射线和X射线闪？我们的视角对所见现象有何影响？质量、自转、金属性和双星伴星有何影响？有多少长暴与黑洞成协，又有多少与中子星有关？爆发种类是否存在连续谱，或只是清晰的分类？所有这些问题归结为一个原则上简单但实际上很困难的问题：大质量恒星是如何结束生命的？
天文学家同样敏锐地意识到，为解决短暴的挑战，他们还有很长的路要走。虽然雨燕使长暴的研究达成了共识，它的观测实际上搅了短暴的浑水。正如我将在日后的文章中所谈到的，没有一个单独的模型可以解释其繁多的种类。它们可能源于与黑洞和中子星有关的一系列过程。
哪怕GRB的能量没有天文学家原先所想的那般高，它们仍旧为有关大质量恒星的命运和宇宙中极端物理过程的研究提供了关键线索。最好的结果是，天文学家会为自然的精巧而惊叹。他们可能因半夜响起的手机铃声而失眠，但不会为我们自己的行星的命运而担忧。
高级编辑Robert Naeye计划在10年内重读这篇文章，看看如今我们对GRB的认识有多少还能站得住脚。
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