伽玛暴的中心能源记忆
一般说来，伽玛射线暴瞬时辐射的形态多样且复杂。虽然各次爆发的光变行为存在一些共同点，比如快速上升指数衰减，功率谱指数遵循Kolmogorov分布，累计光子流量随时间推移以幂律形式增长，甚至还要扯到可能存在快慢两种成分等，但具体到每一个暴，光变曲线的演化还是以随机为主，并不存在致密星系统中常见的周期性或准周期性。这样的特点据信勾勒出了驱动爆发的天体不规则的活动史，也说明伽玛暴对中心能源不存在“记忆”。
但是最近阿拉巴马大学亨茨维尔（Huntsville）分校的张彬彬等人却要向这一既定的共识提出挑战，认为伽玛暴的光变曲线确实在一定程度上具备独有的“记忆”。事情源自两年前的GRB 140508A。这次由费米卫星探测到的爆发在瞬时辐射期间表现出了6组看似相近的脉冲，彼此相隔数秒到约20秒不等，只是强度随时间推移逐渐减弱而已。多脉冲伽玛暴并不鲜见，但像这样分立脉冲数量达到6组之多的还真是闻所未闻。这样的结构说明了什么问题？是中心能源历次活动都“记住”了自身的某些特性，因此反映到了每组脉冲中？抑或说这仅仅是偶然现象，不足为奇？
GRB 140508A的瞬时辐射光变曲线。（图片来源：Zhang et al. 2016）
必须要说明的是，GRB 140508A这种外观类似的脉冲只是看上去神似而已，其时间间隔并不均匀，因此传统的信号处理手段如傅里叶分析无法从其中提取出周期性信息。而且伽玛暴的光变曲线受多种因素的影响，在中心能源之外，动力学演化以至观测者的视角都会让接收到的信号形态发生扭曲。为了确定各组脉冲的共同点，这项工作借用了动态时间卷缠（dynamic time warping，简称DTW）技术。这种算法通过对时间序列进行拉伸或挤压，可以有效比对存在含时形变的数据之间的本征相似性，曾广泛用于语音识别或图像处理等领域。这次张彬彬等人将DTW用到GRB的光变曲线上，真的发现了某些暴与中心能源相关的各次脉冲彼此相似。
DTW最大的特点是允许不同的时间序列之间存在非线性的映射关系，而映射所需的卷缠函数只需满足单调性要求即可。映射的目标是让两组序列各点对应起来所需的平均的拉伸系数达到最小。操作时，首先要在光变曲线中选定某一段（比如某组特定的脉冲）作为搜索模板，其余则是参考模板，要做的就是在后者中寻找与前者的匹配区域。若归一后的模板序列与去卷缠后的参考序列之间存在强相关，且置信度达到3σ以上，则认为比对成功，两组序列的确存在共性。
动态时间卷缠算法原理示意，假设A和B是光变曲线中的两组脉冲，二者可以通过非线性映射一一对应起来（以红线表示），平均的拉伸系数为2。（图片来源：Zhang et al. 2016）
对于GRB 140508A来说，根据DTW算法，前3组较明亮的脉冲是彼此相似的；不过后几组脉冲可能由于信噪比较差，不能在所需的置信水平上与第1组脉冲成功比对。因此至少可以说，该暴的亮脉冲形态并非随机，而是在某种程度上保有对中心能源的记忆。
GRB 140508A的各次脉冲与第1组脉冲比对成功（上）与失败（下）的案例，分别以整个光变曲线中的第2和第6组脉冲为例。其中左二图为两组脉冲的彼此映射情况，右图为充当模板的第1组脉冲轮廓（黑线）同去卷缠后的后期脉冲（蓝点）的比较。（图片来源：Zhang et al. 2016）
除了瞬时辐射，伽玛暴X射线余辉中的X射线耀发据信也是源自中心能源的，因此有必要将它们同瞬时脉冲作比较。这次选的例子是GRB 151006A，它的瞬时光变曲线拥有一个持续20秒的快速上升指数衰减脉冲，而在余辉阶段又表现出了为时约50秒的明显耀发。DTW算法毫无悬念地在二者之间找到了共性：
GRB 151006A瞬时辐射与带耀发余辉的光变曲线（左）、瞬时辐射脉冲与X射线耀发的映射（中），以及充当模板的瞬时辐射脉冲（黑线）同去卷缠后的耀发（蓝点）的比较。（图片来源：Zhang et al. 2016）
这项工作又顺便比较了软伽玛射线复现源SGR J0501+45165两次相隔9小时的爆发情况。这类现象据信源于磁陀星的磁重联，因此理应是随机现象。但080823478与080823847这两次活动的光变行为也是彼此相近，不仅都由一强一弱两个辐射尖峰组成，而且用DTW方法也能彼此对应。所以看上去软伽玛射线复现源的活动也存在着同磁陀星本性相关的特点。
SGR J0501+45165的080823478（左）与080823847（右）两次爆发的光变曲线，它们可以用DTW法较好地匹配起来。（图片来源：Zhang et al. 2016）
下面当然还要将DTW算法用于更大规模的伽玛暴样本，另外就是进行不同暴之间的交叉比对，以进一步证实这一发现。要说中心能源记忆的起源？Zhang et al. (2016)给出的可能性包括中心能源的不规则活动、喷流传播过程中的相关物理、磁重联/湍流过程导致的辐射区快速光变，还有喷流进动等几何效应。至于细节，还是留给理论家进一步讨论去吧。
