那些与超新星成协的伽玛暴们
众所周知，伽玛暴的长暴与超新星成协的事实是长暴起源于大质量恒星坍缩的最直接证据。最近出现了一个与超新星成协的伽玛暴GRB 120422A，干脆借此机会将先前伽玛暴与超新星成协的情况总结一番。因为本文所依据的参考资料写于2011年（Hjorth & Bloom 2011），所以最近的一些暴不在本文讨论范围内。
其实针对伽玛暴与超新星相关性的研究可以追溯到这一现象发现之前。Stirling Colgate在20世纪60年代就意识到，恒星的坍缩可以导致伽玛射线流量激增。后来Bohdan Paczyński在1986年提出，如果认为伽玛暴起源于宇宙学距离上，其能量是可以与超新星比肩的，这一点应该不是巧合。受此启发，Stan Woosley等人自20世纪90年代初起开始从事大质量坍缩星产生伽玛暴的数值模拟，明确了坍缩的过程。
在伽玛暴余辉发现后不久的1998年，第一个疑似的成协事件——GRB 980425与SN1998bw就出现了。随后Woosley等人就进行了大胆猜测，认为所有长暴都与超新星成协。然后是HETE-2时代的GRB 030329与SN2003dh，这是第一个确切的成协事件。在GRB 980425与GRB 030329之间以及GRB 980425之前，人们还发现很多长暴的晚期余辉光变曲线存在可能源自超新星的贡献。
疑似与GRB 980425成协的超新星1998bw在爆发前（左）后（右）的情况。（图片来源：Galama et al. 1998）
说GRB 980425与SN1998bw是疑似成协，原因是这个爆发本身存在一些疑点。首先与其他拥有成协超新星的暴不同，GRB 980425缺乏传统意义上的光学余辉，且暴本身不仅红移很低，总能量也偏低，与距离更远的伽玛暴不可同日而语，所以有人甚至认为该暴的起源与其他暴不尽相同。而且在GRB 980425的伽玛射线误差框内存在两个X射线源，这为它的身份增加了疑点。不过即使GRB 980425与SN1998bw的成协性存疑，后来的事件也明显说明长暴确实与超新星成协，是起源于大质量恒星死亡的。而更晚近的GRB 060218/SN2006aj更是说明，亮度和辐射能段都低于普通暴的X射线闪也会伴有成协的超新星。
到现在为止，人们已经可以很有把握地断言，长暴只要红移足够低，大抵可以找到成协超新星的成分。当然例外也是存在的，最著名的一个是GRB 060614，这个暴按102秒的持续时标，明显属于长暴，但是种种迹象（包括在暴后很久进行了深度观测之后都没有找到丝毫的超新星成分）表明，它的起源应该与短暴一致，是由双致密星并合产生的。但是GRB 060614这样的长时标短暴只是极少数，其他长暴还是与大质量恒星坍缩起源并不矛盾的。不过由于超新星亮度所限，红移再高的话基本就只能看到伽玛暴本身了。
虽说绝大多数低红移长暴都表现出了超新星的成分，但明确的成协事例还是屈指可数，不算最近的这个事例的话，只有GRB 980425/SN1998bw、GRB030329/SN2003dh、GRB031203/SN2003lw、GRB 060218/SN2006aj和GRB 100316D/SN2010bh这5个，分别由4颗不同的卫星观测到。这5个暴的红移都不高，最高是GRB 030329，红移0.1685，最低的GRB 980425红移只有0.0085，平均红移只有0.075，远低于普通伽玛暴在2左右的典型红移。所谓明确的成协，是要求确切探测到光谱中的超新星成分。
5个伽玛暴与超新星成协事例的光变曲线（红色）与没有发现成协超新星的伽玛暴的流量上限（蓝色表示短暴，绿色表示长暴）。黑色虚线表示56Co的衰变曲线。（图片来源：Hjorth & Bloom 2011）
这几个与伽玛暴成协的超新星都是Ib/c型，前身星是损失了氢包层的大质量恒星（质量为太阳的数十倍），也都具有谱线宽、抛射物速度快（光速的0.1倍）、相应56Ni质量较大且亮度偏高的特点，被归为极超新星（hypernova）之列。不过这些趋势并非绝对，部分不与伽玛暴成协的Ib/c型超新星亮度和56Ni质量也不小，不可一概而论。而对于爆发本身来说，除了红移偏低，它们的伽玛射线辐射能也较典型暴为低。至于这些暴的宿主星系，都是偏蓝的年轻产星星系。
比明确的光谱证据次一等的是测光证据，主要是在伽玛暴光学余辉的晚期出现鼓包，可以用超新星的贡献来解释，这里可以分为4类，最好的是在拥有鼓包的同时还存在少量光谱证据（但还不够确切），包括GRB 011121/SN2001ke、GRB 020903、GRB 021211/SN2002lt、GRB 50525A/SN2005nc、GRB 081007/SN 2008hw以及GRB 101219B/SN2010ma这几个；其次是只拥有可以用超新星解释的鼓包，如GRB 970228、GRB 990712、GRB 020405、GRB 040924、GRB 041006、GRB 080319B、GRB 090618以及GRB 091127/SN2009nz；再次是虽有鼓包但是鼓包特性与成协超新星典型特性不大相符，或者是对鼓包的观测不够好，再或者是暴本身红移未知的事例，包括GRB 980326、GRB 020410、GRB 030723、GRB 050416A、GRB 070419A以及GRB 100418A；最后是虽有鼓包但鼓包的置信度不高或鼓包与其他成协超新星差异很大的那些，包括GRB 991208、GRB 000911、GRB 020305、GRB 050824和GRB 060729。这几类暴的典型红移依次增大，但是最大也不过0.78左右，就单个拥有超新星迹象的伽玛暴而言，红移的最大值也只是略略超过了1。
GRB 970228的光学余辉光变曲线，可见后期的鼓包，它被解释为超新星的贡献。（图片来源：Galama et al. 2000）
这里的亮点是GRB 020305。这个暴的余辉光变曲线和光谱中虽然都存在鼓包，且二者都可以用超新星模板来拟合，但所需的超新星种类却不尽相同，不存在可以同时拟合光谱和光变的已知超新星。另一个值得一提的事件是GRB 030723，虽然它的鼓包本身可以用超新星很好解释，但这个鼓包同时伴随着与超新星不符的疑似X射线流量增加，所以它究竟起源于何方就成了疑难。如果这两个暴的鼓包都不是超新星起源的，那么有什么机制能够形成类似事件？
另一个Hjorth & Bloom (2011)没有涉及的但较有特点的暴是GRB 101225，这个暴本身的特性就很怪，拥有很强的热辐射，其成协超新星也是迄今最暗的。
需要注意的是，上述所有暴都属于长暴，至今也没有发现任何与超新星成协的短暴，这说明短暴与大质量恒星死亡无关。距离较近但不具备成协超新星的长暴除了前面提到的GRB 060614，还有GRB 060505这个确切的例子以及XRF 040701和GRB 051109B两个疑似案例。除了本征不具备成协超新星，前景星系的遮挡也是可能的解释。
GRB 060505比GRB 060614还要棘手的是，它的能谱延迟等观测特性是与长暴相符的，且出现在宿主星系产星区中，与典型长暴一致。GRB 060614好歹还可以认为是长时标短暴，GRB 060505就不能由此解释了。由此，是否可能存在起源于恒星坍缩但不具备成协超新星的长暴就成了问题。Woosley等人的模拟工作确实表明，可以形成这样的事件。又或者是GRB 060505的成协超新星过暗，亮度低于SN1998bw的百分之一？那么这样的暴究竟有多少？遗憾的是由于大量暴的红移未知，这些问题仍旧是无法回答的。
