2023年8月12日，一次来自宇宙的壮丽"烟花"打破了沉寂。隶属于天格计划（Gamma-Ray Integrated Detectors，简称GRID）[1]的第五台星载探测器GRID-05B成功捕捉到这次代号为 GRB 230812B [2，3]的伽马射线暴（Gamma-Ray Burst，简称伽马暴，图一）。而后随的观测证实这次暴发与红移为0.36 的一颗超新星成协[4，5]。

图一：GRB 230812B光变曲线和持续时间。自上而下为费米卫星、极目卫星和天格载荷GRID-05B的光变曲线。最后一栏是天格载荷的时间积分光曲线。由于 GRID-05B 面积较小、角度合理，得以在该超亮伽马暴观测中避免数据饱和。

天格计划的独特优势：

伽马暴通常在高能段具有极高亮度，而 GRB 230812B 在为迄今为止众多伽马暴样本中第三明亮的爆发，导致部分正对它的探测器在观测时出现了数据饱和的情况[5]。然而，得益于 GRID-05B 的观测角度与适宜的有效面积，天格探测器是唯一观测到该爆发完整未饱和观测数据的伽马暴探测器（图二），这也使得 GRB 230812B 成为首个"以天格计划数据为主"展开分析的伽马暴。

图二：GRID-05B触发GRB 230812B时的天区图。

天格GRID-05B观测到的GRB 230812B

根据天格计划团队对 GRID-05B 数据的分析，GRB 230812B 的持续时间仅约 3 秒，正好处于传统上将伽马暴分为长暴（>2 秒）和短暴（<2 秒）的交界（图三）。

图三：伽马暴持续时间分布图。紫色实线是GRB 230812B的持续时间。

在能谱方面，研究团队运用了由南京大学张彬彬教授团队提出的同步辐射模型[6-7]，结果表明 GRB 230812B 在光谱滞后、硬到软的演变等方面均具备典型的大质量恒星坍缩型（II 型）伽马暴特征，其辐射半径也与恒星坍缩场景相符合（图三）。

图三：基于同步辐射模型的拟合结果。左：各时间段的观测光子计数谱与同步辐射模型对比；右上：不同能段光变曲线及模型预测；右下：峰值能量随时间演变示意。

一场短持续时间的超新星成协伽马暴：另一个神秘子类？

GRB 230812B本身持续时间短，但却与一颗超新星有关，这就对传统观点（即短伽马暴仅起源于致密天体合并）提出了挑战。

事实上，GRB 230812B 并不是首例持续时间异常短的超新星成协伽马暴。2020 年曾出现过类似的 GRB 200826A[8]：其持续时间仅约 1 秒，但观测上与一颗超新星密切相关，也同样起源于大质量恒星的坍缩过程。研究团队推测，此类暴发可能归于某个"特殊子类"，它们具有典型坍缩型伽马暴的物理特征，但在持续时间上却大大短于通常的数十秒到上百秒。GRB 230812B的出现恰恰以3秒的持续时间证实了这一预言。

天格计划团队进一步探讨了其形成机制，认为短持续时间很可能源于"中央引擎活动时长"与"喷流穿过恒星包层时间"之间只剩下很小的"净空窗口"。换言之，如果喷流花费大量时间来穿透恒星包层，那么真正释放到视线方向的伽马射线就只剩下少量时间可被观测，从而显现出"极短"的表现。

图四：(部分)伽马暴关系图。左图是Amati Relation。右图是峰值光度和持续时间。

展望与意义

GRB 230812B的发现说明，在一定条件下，短持续时间的伽马暴未必只能由致密天体合并产生，大质量恒星坍缩也有可能诞生"短暴"。这为我们了解 II 型伽马暴的多样性提供了全新视角，也提醒我们仅以时间长短来划分伽马暴类型远远不够。

本研究论文以 "Bridging the Gap: GRB 230812B --- A  3 s Supernova-Associated Burst Detected by the GRID Mission" 为题，于 2025 年 2 月 17 日在美国《天体物理学报》（Astrophysical Journal）发表[9]。论文的第一作者为清华大学天文系研究生王晨宇，通讯作者包括南京大学天文与空间科学学院张彬彬教授（第一通讯）、中国科学院高能物理研究所冯骅研究员以及清华大学工程物理系曾鸣教授。本工作得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金、中国空间站项目、江苏省双创计划、国家"双一流"建设经费等支持。

参考文献：

J. -X. Wen, X. -Y. Long, X. -T. Zheng, et al, GRID: a Student Project to Monitor the Transient Gamma-Ray Sky in the Multi-Messenger Astronomy Era, 2019, doi: 10.1007/s10686-019-09636-w

O.J. Roberts, C. Meegan, S. Lesage, et al, GRB 230812B: Fermi GBM Observation of a very bright burst, GRB Coordinates Network 34391

C. -Y. Wang, Y.-H. I.  Yin, B.-B. Zhang, et al, Bridging the Gap: GRB 230812B --- A 3 s Supernova-associated Burst Detected by the GRID Mission, 2024, doi: 10.48550/arXiv.2409.12613, 2025, ApJ, 980, 212

G. P. Srinivasaragavan, V. Swain, B. M. O'Connor, et al, Characterizing the Ordinary Broad-lined Type Ic SN 2023pel from the Energetic GRB 230812B, 2023, doi:10.3847/2041-8213/ad16e7

T. Hussenot-Desenonges, T. Wouters, N. Guessoum, et al, Multi-band analyses of the bright GRB 230812B and the associated SN2023pel, 2023, doi:  10.1093/mnras/stae503

J. Yang, X. -H. Zhao, Z. -Y. Yan, et al, Synchrotron Radiation Dominates the Extremely Bright GRB 221009A, 2023, doi: 10.3847/2041-8213/acc84b

Z. -Y. Yan, J. Yang, X. -H. Zhao, et al, One Fits All: A Unified Synchrotron Model Explains GRBs with FRED-Shaped Pulses, 2024, doi: 10.3847/1538-4357/ad14fb

B. -B. Zhang, Z. -K. Liu, Z. -K. Peng, et al, A Peculiarly Short-duration Gamma-Ray Burst from Massive Star Core Collapse, 2021, doi: 10.1038/s41550-021-01395-z