一年前,天文学家发现了一次持续近两分钟的强大伽马射线暴 (GRB),称为 GRB 211211A。现在,这一不寻常的事件正在颠覆长期以来的假设,即更长的伽马射线暴是大质量恒星超新星爆发的独特标志。相反,根据发表在《自然》杂志上的一篇新论文,两个独立的科学家团队将源头确定为所谓的“千新星”,这是由两颗中子星的合并引发的。由于假定中子星并合只会产生短伽玛射线暴,因此发现千新星与长伽玛射线暴的混合事件非常令人惊讶。
“这种检测打破了我们对伽马射线暴的标准观念,”共同作者、洛斯阿拉莫斯国家实验室的博士后 Eve Chas e 说。“我们不能再假设所有持续时间短的爆发都来自中子星合并,而持续时间长的爆发则来自超新星。我们现在意识到伽马射线暴更难分类。这一探测将我们对伽马射线暴的理解推向了极限。”
正如我们之前报道的那样,伽马射线暴是遥远星系中能量极高的爆炸,持续时间从几毫秒到几小时不等。得益于美国发射的 Vela 卫星,在 1960 年代后期观察到了第一次伽马射线暴。在 1963 年与苏联签署禁止核试验条约之后,它们的目的是检测核武器试验的伽马射线信号。美国担心苏联人进行秘密核试验,违反条约。1967 年 7 月,其中两颗卫星接收到伽马射线闪光,这显然不是核武器试验的信号。
就在几个月前,多个天基探测器捕捉到一次强大的伽马射线爆发穿过我们的太阳系,让世界各地的天文学家争先恐后地将他们的望远镜对准那部分天空,以收集有关该事件及其余辉的重要数据.它被称为 GRB 221009A,是迄今为止记录到的最强大的伽马射线爆发,很可能是新黑洞的“诞生之声”。
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伽马射线暴有两种类型:短的和长的。经典的短期 GRB 持续时间不到两秒,之前人们认为它们只会发生在两个超高密度天体(如双中子星)合并时,会产生伴随的千新星。长伽玛暴可以持续几分钟到几小时不等,并且被认为是在大质量恒星变成超新星时发生的。
去年 12 月,费米望远镜和雨燕望远镜的天文学家同时探测到了这次最新的伽马射线爆发,并确定了牧夫座的位置。这种快速识别让世界各地的其他望远镜将注意力转移到那个区域,使他们能够在千新星的最早阶段捕捉到它。它距离伽马射线暴非常近:距地球约 10 亿光年,而迄今为止检测到的平均伽马射线暴约为 60 亿年。(来自迄今最远的 GRB 的光传播了大约 130 亿年。)
“这是我们以前从未见过的东西,”共同作者、宾夕法尼亚州立大学天文学家、雨燕团队成员西蒙娜·迪奇亚拉 (Simone Dichiara) 说。“我们知道它与超新星、大质量恒星的死亡无关,因为它离得太近了。这是一种完全不同的光信号,我们将其与千新星联系起来,即中子星碰撞引发的爆炸。”
当两颗双中子星开始进入它们的死亡螺旋时,它们会发出强大的引力波,并从彼此身上剥离富含中子的物质。然后恒星碰撞并合并,产生一团炽热的碎片云,这些碎片发出多种波长的光。天文学家认为,正是富含中子的碎片产生了千新星的可见光和红外光——红外光中的辉光比可见光谱中的光更亮,这是此类事件的一个独特特征,它是由喷射物中的重元素阻挡可见光但让红外线通过。
该签名是随后对 GRB211211A 的分析所揭示的。由于中子星合并的后续衰变会产生金和铂等重元素,天文学家现在有了一种新方法来研究这些重元素是如何在我们的宇宙中形成的。
几年前,已故天体物理学家 Neil Gehrels 提出,中子星并合可能会产生更长的伽马射线暴。以他的名字命名的 NASA 斯威夫特天文台在 GRB 211211A 的发现和该联系的第一个直接证据中发挥了关键作用,这似乎是再合适不过的了。
“这一发现清楚地提醒我们,宇宙从未完全被弄清楚,”共同作者、博士生 Jillian Rastinejad 说。西北大学学生。“天文学家常常想当然地认为,可以通过 GRB 的长度来确定 GRB 的起源,但这一发现向我们表明,关于这些惊人的事件,还有很多需要了解的地方。”
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