GRB 250702B 提出的进动、磁场主导、结构化喷流模型的几何结构

近日，中国科学院上海天文台安涛研究员提出了一个全新的“进动磁喷流引擎”模型，用来解释 2025 年 7 月 2 日发现的奇特伽马射线暴 GRB 250702B。这个伽马暴在三个多小时里呈现出周期约47分钟的耀发，新模型不仅给出了这一“心跳”的物理原因，也解释了它为何能谱极硬与表观能量惊人，相关成果于2025年12月2日发表在天文学国际学术期刊《天体物理学杂志快报》（Astrophysical Journal Letters）。

罕见“心跳”伽马暴引出两大科学难题

GRB 250702B 是由费米卫星和Konus-Wind 等高能探测器发现的。它的特别之处在于：整个爆发持续约 3.2 小时，可以清晰看到三次强烈的伽马射线“脉冲”，呈现出基础周期约为2825秒的整倍数脉冲间隔。在这之前约一天，我国“爱因斯坦探针”卫星就在同一位置探测到一次能谱较软的 X 射线爆发，相当于这次大爆发的一个“预告”。这种“提前预热 + 小时级心跳”的组合，在以往的伽马暴观测中极为罕见。

伽马射线暴本身就是宇宙中最剧烈的爆发现象之一。GRB 250702B 不仅“心跳”有节奏，而且能谱非常硬、亮度极高。如果照传统模型去理解，它看上去几乎像一个“违反常识的怪物”，让天体物理学家们非常头疼。

研究人员发现，用以前常用的伽马暴模型，很难同时解释 GRB 250702B 的几个关键特征：

（1）稳定的“时钟”从何而来。一般认为伽马暴的中央引擎只会“狂暴一阵”，要在几个小时里按接近固定的时间间隔重复三次爆发，而且中间还会“少跳两拍”，传统理论做不到这一点。

（2）能谱与能量的困惑。如果按照标准做法，用均匀顶帽结构的喷流去拟合它的余辉，就会得到一个极其狭窄的喷流张角，大约只有 0.4 度，比普通长伽马暴要窄一个数量级。这样推回去得到的真实能量就会大得惊人，超出现有喷流形成理论的极限。

简单说，要么解释不了“准时心跳”，要么就要接受一个“极不自然的能量怪兽”，都不令人满意。

新思路：旋转的“宇宙灯塔”

为了解开这个谜团，安涛研究员提出了一个新的整体图像，可以打个形象的比方：一颗快速自转的黑洞，手握一支会缓慢旋转的“宇宙灯塔”，不时从我们眼前扫过。具体来说，一颗质量相当于几倍太阳的黑洞，周围有一个略微歪斜的厚气体盘，源源不断地向黑洞“投喂”物质；由于广义相对论效应，这个厚盘不会老老实实地转，而是像一个陀螺一样缓慢进动；黑洞从盘里吸入物质的同时，向外喷出一束高度磁化的高速喷流。这束喷流并不是均匀的，而是有点像分层的火焰：中央是一条又细又快、又亮的“脊”，外面包着一层较宽、稍慢、稍弱的“鞘”。

如果我们的视线正好对准喷流轴，就能一直看到很亮的伽马辐射。但 GRB 250702B 的情况是，我们的视角略微偏离轴心。随着喷流整体缓慢进动，只有当那条狭窄、明亮的“脊”扫过我们的视线时，才会短暂地点亮一次伽马射线脉冲；其余时间，只有较弱甚至几乎不可见的辐射。于是，这样一个持续的引擎，在我们眼里就变成了每隔 47 分钟“闪一下”的宇宙心跳。整段 3.2 小时的活动中，真正明亮的伽马脉冲每次只有大约 100 秒，算下来喷流的“值班时间”只有约 2.6%，这正是几何视角效应的自然结果。

磁重联与结构化喷流化解“能量危机”

新模型解决的另一个关键问题是“为什么 GRB 250702B 看起来能量大得不可思议。”

在辐射机理上，研究认为这股喷流由强磁场主导，像一台高效的“宇宙发电机”，能够自然产生这种又硬又亮的伽马射线辐射，而不必依靠特别极端、额外修正的老模型去解释。此外，在传统均匀喷流构型的假设下，得到的喷流张角极其狭窄，导致折算后的真实能量非常夸张。这项研究则表明，如果考虑喷流本身是“中心亮、外围暗”的分层结构，同时观测者又稍微偏离中心，那么既可以拟合观测到的余辉变化，又可以把真实能量拉回到长伽马暴正常的范围。

简而言之，GRB 250702B 不再是一个不可理喻的“能量怪兽”，而是一例极端但仍然可以理解的明亮长伽马暴。

从“这一次”到“很多次”：一个更普适的引擎图景

这项工作还有一个重要意义：它并不强行给 GRB 250702B 贴上“前身一定是某种特定天体”的标签，而是提供了一个更通用的“引擎图景”。只要能在黑洞周围形成一个略微偏斜的厚盘，并产生一束高度磁化的喷流，这套“进动喷流 + 分层结构 + 视角效应”的机制就有可能工作，无论原始天体是坍缩的大质量恒星，还是其他致密天体的并合。

未来可以如何检验

论文还给出了几个可以通过后续观测加以验证的预测，例如：如果能对类似事件做高时间分辨率的伽马偏振观测，有可能看到偏振方向随着“心跳周期”有规律地转动；在光变曲线的频谱里，应该能找到与这一周期对应的印记，即使在相对“安静”的周期也会保留这一指纹；在更晚的阶段，如果利用甚长基线干涉测量等技术，有望直接确定喷流的角大小和形状，为这种模型提供更加直观的证据。

安涛研究员表示，接下来团队将继续依托“爱因斯坦探针”、“中国天眼”（FAST）以及国际大型射电望远镜阵列，对类似的极端爆发现象进行长期、多波段追踪观测，希望进一步揭示宇宙中最剧烈爆发背后的引擎奥秘。

这项工作得到国家自然科学基金FAST专项的支持。

论文链接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae2028

科学联系人：安涛 antao@shao.ac.cn