中子星碰撞为科学家研究短伽马射线暴提供了新的启示

中子星碰撞为科学家研究短伽马射线暴提供了新的启示

TechTMT消息:早在2013年科学家就发现伽马射线暴背后新机制,这项研究成果用于构建伽马射线暴超高精度图像从而开展有关研究的技术方法发表在《天体物理学报》上;该研究论文认为必定存在两种不同的伽马射线暴,其原因可能与爆发恒星不同的磁场特性有关。详见《科学家发现伽马射线暴背后新机制》一文。据cnBeta报道,科学家们探测到了两颗中子星碰撞产生的短伽马射线暴,它在半秒内释放出的能量比太阳在其100亿年的寿命中释放出的能量还要多。这场伽马射线暴被命名为200522A,它起源于距离地球54.7亿光年的地方,在它导致一颗新的、高磁性的中子星形成后,发出了比新星大10倍的亮度。

伽玛射线暴(又称伽玛暴)。伽玛暴发现于1967年,数十年来,人们对其本质了解得还不很清楚,但基本可以确定是发生在宇宙学尺度上的恒星级天体中的爆发过程。伽玛暴是目前天文学中最活跃的研究领域之一。伽马射线暴是目前已知宇宙中最强的爆射现象,理论上是巨大恒星在燃料耗尽时塌缩爆炸或者两颗邻近的致密星体(黑洞或中子星)合并而产生的。伽马射线暴短至千分之一秒,长则数小时,会在短时间内释放出巨大能量。但当它们持续不到两秒钟时,它们被称为短伽马射线暴。直到最近,这些短脉冲被认为是由于两颗中子星在坍塌成黑洞之前产生巨大的、短暂的辐射,或是由于中子星和黑洞的碰撞产生。伽马射线暴一般被认为代表了黑洞或中子星的诞生,这是宇宙中密度最大的两种天体。但中子星拥有超强磁场(比黑洞磁场强100万倍),因此其产生伽马射线暴相对更加困难。

无论哪种方式,你最终都会得到一个黑洞--至少,传统理论是这么认为的。在2020年5月22日,NASA的Neil Gehrels Swift天文台探测到了200522A。科学家们也利用包括哈勃太空望远镜、甚大天线阵、拉斯坎布雷斯天文台全球望远镜(LCOGT)和W.M.凯克天文台等在内的天文台进行探测。

直到现在,天文学家们一直相信在伽马射线暴之后应当会紧随其后出现无线电波波段的余晖。早在2013年,科廷大学天文学家保罗·汉考克博士对一次伽马射线暴的精确图像进行的仔细研究,但它并没有无线电辐射余晖。这些观测到的短伽马射线暴横跨整个电磁波谱,从无线电到X射线。哈勃望远镜发现的是,该爆发并没有以预期的方式消失。相反,它在光谱的红外波段发光,比预期的要亮10倍。这意味着,中子星的碰撞没有形成黑洞,而是产生了一种叫做磁星的新星。

中子星是质量与太阳差不多的恒星,但直径只有约12英里(20公里)。人们的期望是,当两颗这样的恒星相撞时,碰撞应该会产生一阵伽马射线,产生铀等重元素,然后产生一种叫做千新星的余辉,它的亮度是新星的1000倍,虽然只有超新星的十分之一。

问题是,200522A的亮度是超新星的10倍,还是处于超新星的低端。中子星没有黑洞,而是和它们的磁场一样,合并成了一个磁星--一颗巨大的恒星有一个巨大的磁场。场线以每秒数千次的速度旋转,从恒星的旋转中提取能量,并将其泵入碰撞后喷出的物质中,使其发出明亮的光芒。

"哈勃真的是决定性因素,因为它是唯一一个探测到红外光的仪器,"西北大学的天文学家、这项研究的领导者方文辉说。“令人惊奇的是,哈勃能够在爆发后三天才拍摄到图像。你需要另一次观测来证明有一个与合并相关的消逝对应物,而不是一个静态源。当哈勃在16天和55天时再次观测时,我们知道我们不仅抓住了消逝的源头,而且还发现了一些非常不寻常的东西。哈勃壮观的分辨率也是将宿主星系与暴发位置分离开来,并量化来自合并的光量的关键。”

根据研究小组的说法,詹姆斯-韦伯太空望远镜和其他正在开发的仪器将能够在更远的距离上探测到此类事件,同时提供更详细的光谱分析。

该研究将发表在《天体物理学杂志》上。

稿源:TechTMT.Com综合报道!

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