雾霭重重的伽玛暴宿主星系
根据现有理论以及众多观测证据，伽玛射线暴中的长暴起源于大质量恒星临终的坍缩。由于这样的前身星寿命很短，死亡时也不会离开诞生地过远，因此长暴理应与宿主星系中作为大质量恒星产星区的巨分子云成协。虽说先前对爆发余辉的观测确实发现了分子云的吸收特征，但在爆发周边搜索示踪分子发射线的努力却一直是无功而返。
更确切地说，这里的示踪分子指的是一氧化碳。尽管存在一些争议，在射电天文学中，研究者通常还是一直认为它与难以直接探测的氢分子云成协。与在余辉光谱中搜寻吸收特征相比，直接观测一氧化碳发射线可以更好地勾勒出爆发所在区域的整体图景。作为对比，吸收特征只能反映视线方向上分子云的分布。虽然从吸收特征得出的分子云特性类似于银河系中的弥漫氢云，但人们并不能确定这是否代表了相应爆发宿主星系中产星区的整体情况。
最近《自然》杂志刊登了对伽玛暴宿主星系一氧化碳发射线第一次直接探测的结果。相应的观测是使用智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列进行的，因此取得了空前的灵敏度和分辨率。为了提高探测的可能性，观测者选择了两个宿主星系距离相对较近，产星率和金属丰度都相对较高的长暴——红移0.41的GRB 020819B以及红移0.81的GRB 051022（对应距离分别是43亿和69亿光年），它们的宿主星系金属丰度与太阳相当甚至更高，整个星系的产星率在每年数十倍太阳质量的级别上。
观测结果是，ALMA在两个长暴的宿主星系的核心区域中都确切地探测到了一氧化碳发射线，顺便还发现了相应区域在1.2毫米连续谱波段上的辐射。这是有史以来第一次在伽玛暴的宿主星系中探测到了分子气体的辐射，而且还分辨出了空间结构。同时这也是ALMA作出的第一个伽玛暴相关的重大发现。
GRB 020819B（上）以及GRB 051022（下）宿主星系的一氧化碳发射线（左）、1.2毫米连续谱（中）和可见光（右）图像。（图片来源：Hatsukade et al. 2014）
根据一氧化碳辐射求出的两个宿主星系分子气体总量大致在109倍太阳质量的量级上，与恒星质量的比例在0.1左右，这与邻近大质量旋涡星系中的分子气体量相当，不过比红移更高的产星星系为少。
连续谱可以归结为产星活动带来的尘埃热辐射所致。根据连续谱辐射强度，研究者还一并给出了两个星系中的尘埃质量以及对应的远红外光度和产星率，产星率数据与其他手段给出的数值相当，说明星系中并不存在埋藏在尘埃中完全不为人所知的产星区。对于GRB 020819B的连续谱辐射来说值得一提的是，唯一明显的辐射峰对应爆发所在的产星区，这里略略偏离星系中心。此外这里的尘埃分布与分子云并不完全重合，如星系核心的尘埃相对数量明显少于暴周（也明显低于银河系和其他一些产星星系），GRB 051022的宿主星系也存在类似情况，不过后者观测的角分辨率不足，不能完全下定论。
那么这些观测事实说明了什么？首先，GRB 020819B和GRB 051022都是所谓的光学暗暴，这类爆发的光学余辉亮度远低于基于X射线余辉的外推值，甚至完全不可见。如果这两个暴都发生在富尘埃的环境下，暗暴也就得到了自然的解释——来自伽玛暴的辐射首先必须要穿过消光极强的重重雾霭，抵达观测者时当然已经大大减暗了。
艺术家笔下埋藏在浓密尘云中的伽玛暴。（图片提供：ESO）
为什么这两个爆发都会出现在富尘埃的环境中？可能的解释是，在产星过程中，相当一部分分子云都成为了恒星的组分。而在大质量恒星形成之后，强烈的紫外辐射也会进一步驱散周边的分子云。因此在这样的恒星以伽玛暴的形式了结一生之时，周围的云团已经所剩无几，只留下了更为结实抗辐射的尘埃颗粒
在帮助研究者更好地了解伽玛暴周边环境之外，这项研究还充分说明了ALMA的威力。观测时ALMA尚未完全落成，研究者只用到了其中的20余架天线，最大间距也只有125米。不难设想在66架天线全部启用，摆出最大间距16千米的最宽构型之后，ALMA会为亚毫米波天文学带来怎样的惊奇。
