在一眨眼的时间里，一颗距地球20亿光年的巨大恒星在与引力的斗争中失去了100万年的生命，并在其恒星中心引发了一颗超新星并形成了一个黑洞。美国国家航空航天局(NASA)尼尔·盖恩斯·斯威夫特天文台(Neil Gehrels Swift Observatory)探测到了这颗新生的黑洞，它向地球喷射出了一股名为“伽马射线爆发”(GRB)的伽玛射线。7秒后，爆炸产生的伽马射线从视野中消失，而爆炸产生波长较长的光——包括x射线、可见光和无线电——持续了数周。这使得天文学家能够利用许多地面观测站，包括国家科学基金会的超大阵列，研究这一被称为GRB 161219B充满活力的惊人事件后果。
博科园-科学科普：然而，阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)的独特能力，使天文学家得以对这一毫米波长的爆炸进行扩展研究，对这一特殊的伽马射线爆及其强大喷流的大小和组成有了新见解。加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的天文学家坦莫伊·拉斯卡尔(Tanmoy Laskar)是美国国家射电天文台的Jansky博士后说：阿尔玛观察到的是毫米波长的光，它可以传递有关喷流如何与周围的尘埃和气体相互作用的信息，因此它是对这些剧烈宇宙爆炸的有力探索，该研究发表在《天体物理学》上。
阿尔玛的延时影像显示了强烈的伽马射线“余辉”，这些毫米波长的图像揭示了GRB喷流能量细节。图片：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Laskar; NRAO/AUI/NSF, B. Saxton
这些观测使天文学家们得以制作阿尔玛第一部关于宇宙爆炸的延时影像，这部影像揭示了爆炸产生的一种令人惊讶而持久的反向冲击波。在我们目前对GRBs的理解中，通常会期望一个反向冲击只持续几秒钟，但这个持续了一整天。当从GRB喷射出来的物质进入周围的气体时，就会发生反向冲击，这种碰撞会减慢逃逸物质的速度，并向喷流发出冲击波。由于预计喷流的持续时间不会超过几秒钟，反向冲击也应该是同样短暂的事件，但现在看来并非如此。几十年来，天文学家们一直认为，这种反向冲击会产生一道明亮的可见光，尽管进行了仔细的搜索，但迄今为止还很难找到它。观测表明可能在错误的地方寻找，而毫米的观测是我们捕捉宇宙烟火的最大希望。
相反，反向激波发出的光在大约一天时间尺度上，以毫米波长发出的光最为明亮，这很可能就是为什么以前很难探测到它的原因。早期的毫米波光是由反向激波产生的，而x射线和可见光则来自射流前面的冲击波。这次事件的独特之处在于，当反向冲击射入射流时，它会缓慢但持续地将射流的能量转移到向前移动的冲击波中，导致x射线和可见光的消退比预期的要慢得多。天文学家一直困惑于爆炸波中的额外能量来自哪里。多亏了阿尔玛，现在知道这种能量——在GRB 161219b情况下高达85%——隐藏在喷流内部缓慢运动的物质中。明亮的反向冲击辐射在一周内就消失了，然后冲击波以毫米波段照射进来，给阿尔玛一个机会去研究喷流的几何形状。
通过伽玛射线爆发(GRB 161219B)的喷流反射“反向激波”的艺术概念图。图片：NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello
爆炸波发出的可见光在这一关键时刻被爆发恒星形成的超新星所掩盖，当时的气流速度刚刚慢到足以让所有的喷流在地球上都能看到。但是阿尔玛的观测，不受超新星光的影响，使天文学家能够将射流的开口角度限制在13度左右。了解恒星流出的形状和持续时间对于确定爆发的真正能量是至关重要的。在这种情况下，天文学家们发现，这些喷流所含的能量与我们太阳在十亿年内所释放的能量一样多。这是一个惊人的能量量，但它实际上是我们所见过的能量最少的事件之一，虽然距离地球20多亿光年，但是由于ALMA和VLA的结合，GRB实际上是测量到最近的这类事件。
VLA以更长的波长观测，在阿尔玛的视野中消失后，继续观察反向激波发出的无线电信号。研究人员指出，这仅仅是第四次伽马暴，具有令人信服的、多频率的反向电击。坍缩恒星周围的物质密度大约是银河系平均气体密度的3000倍，而这些新的阿尔玛观测表明，这种低密度的环境对于产生逆激波发射是必不可少，这也许可以解释为什么这样的信号如此罕见。快速反应观测结果突出了阿尔玛在跟踪瞬变物、揭示给它们提供动力的能量来源以及利用它们将宇宙物理学映射到第一颗恒星黎明上所能发挥的关键作用。特别是研究表明阿尔玛的超灵敏度和新的快速反应能力使它成为唯一能够常规检测反向冲击的设备，使科学家能够探究这些高能瞬变流中的相对论性喷流性质，以及发射和供给它们的“发动机”。
博科园-科学科普｜参考期刊文献 :《Astrophysical Journal》｜研究/来自：美国国家射电天文台，doi.org/10.3847/1538-4357/aacbcc
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