超越可见光 天文学家揭开伽马射线暴的秘密

超越可见光天文学家揭开伽马射线暴的秘密质量超过太阳十倍的恒星会发生大爆炸，变成黑洞，并伴随着可通过太空望远镜探测到的短暂而不可预测的伽马射线暴。对这些爆发及其相关光学辐射的详细研究，如2021年的GRB210619B所见，为了解这些恒星爆炸的运作及其产生的条件提供了宝贵的数据。当恒星的质量超过太阳质量的10倍时，这种情况就会导致内核收缩，外壳爆炸性破裂。这将导致银河系规模的超强爆炸。质量最大的恒星就是这样变成黑洞的。这些爆炸伴随着强烈的伽玛射线暴--一种光子流，其能量比我们熟悉的可见光量子大几百万倍。伽马射线暴是一个极其短暂的事件，持续时间从几分之一秒到几百秒不等，而且无法预测。我们无法预测伽马射线暴在天空中的准确位置和准确时间。此外，由于地球大气层会阻挡伽马射线辐射，伽马射线暴只能通过太空望远镜探测到。伽马射线暴从20世纪60年代末开始被记录。多年来，科学家们只记录到人眼看不到的伽马射线辐射。然而，有人认为这些伽马射线暴可能伴随着从地球上可以观测到的光学辐射。事实上，1999年1月23日首次观测到了这种辐射。为了能够快速探测到光学辐射，科学家们开发了机器人望远镜，能够直接从爆发地点收集实时数据。2021年6月20日，位于捷克共和国和西班牙的望远镜以及位于北高加索地区、由喀山联邦大学拥有的俄罗斯Mini-MegaTORTORA系统观测到了GRB210619B，这是迄今为止记录到的最强大的伽马射线暴之一。这些望远镜在伽马射线闪光28秒后开始记录发光余辉。通过三台望远镜同时获取的数据，可以重建光曲线的整体形状、不同时间的光学光谱斜率以及光学辐射的早期多波段演变。"我们很幸运。首先，我们观测到了相当明亮的余辉。其次，我们通过频繁捕捉图像，以高时间分辨率观测到了余辉。第三，我们获得了有关光辐射光谱的信息。在Mini-MegaTORTORA系统中，我们可以同时使用一组光学滤光片进行观测，包括蓝色和可见光（黄绿色）。换句话说，我们不仅测量了整体亮度，还测量了特定单色显示的亮度。"这项研究的合著者、HSE物理系副教授AntonBiryukov说："这是一个罕见的、几乎独一无二的案例。"有了包括光学范围在内的各种波段辐射的详细数据，就有可能确定与光学辐射起源区域的伽马射线暴相关介质的物理参数。"研究小组获得的大量数据集使我们能够研究伽马射线暴现象的内部运作。科学家解释说："这就好比用外科手术解剖伽马射线暴，窥探其内部机制：检查运动中的粒子、粒子的能量水平、周围介质的密度以及相关磁场的特征。"研究报告的作者得出结论，在伽马射线暴期间观测到的发光现象是由高能带电粒子的运动引起的，这些粒子在以强大磁场为特征的稀薄介质中表现出几乎与光速无异的速度。"伽马射线暴就像来自早期宇宙的信标。我们在几十亿光年的距离上记录这些现象。"比留科夫解释说："这些罕见的来源让我们有机会了解数十亿年前恒星的运行情况以及它们的存在是如何结束的，探索包裹它们的星际环境，比如星际气体的成分和数量，以及它们是如何与恒星喷出物相互作用的。"但是，研究伽马射线暴不仅能扩大我们对最大规模遥远恒星的了解。从基础物理学的角度来看，伽马射线暴是一个天然的物理实验室，它展现了可以想象到的最极端的条件，包括超高的能量、速度、密度和引力。正是在这些状态下，科学家们可以检验人类现有的物理理论。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1374493.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1374493.htm

天文学家确定罕见的大质量伽马射线暴GRB 210905A的来源

天文学家确定罕见的大质量伽马射线暴GRB210905A的来源在这一发现之后的几个月里，一个世界性的天文学家团队开始研究爆炸的余辉，以了解是什么原因造成的。意大利国家天体物理研究所（INAF）的研究员AndreaRossi博士领导该小组。来自巴斯大学的CaroleMunDELL教授也参与其中。科学家们得出的结论是，引起辉光的GRB是迄今为止发现的最遥远和最有能量的GRB之一。此外，它的余辉也是有史以来最耀眼的之一。科学家们还惊讶地看到，尽管GRB210905A的年龄很大，但它所显示的特性（如X射线波长）与那些由宇宙爆炸产生的GRB惊人地相似，而这些宇宙爆炸发生的时间更晚，而且离地球更近。Rossi博士说："由于我们的观察，我们可以得出结论，负责GRB的机制并不随着宇宙的发展而演变。"巴斯大学银河系外天文学HirokoSherwin主席和天体物理学负责人蒙代尔教授也参与了这项研究。她说："作为迄今为止发现的最强大和最遥远的宇宙爆炸之一，这个罕见的伽马射线暴加入了一个在宇宙历史早期发现的这类爆炸的小俱乐部--而且这个爆炸来自于迄今为止探测到的最明亮的宿主星系。这一发现让我们对大质量恒星--它们生得快，死得也快--在宇宙中早期形成和演化有了新的认识和确认。"这项研究中观察到的GRB的形状较"长"，这意味着它来自一个黑洞，该黑洞是由大质量恒星的灾难性坍缩产生的。"短的"GRB通常与紧凑物体的碰撞有关，如中子星。这个光爆首先被绕地球轨道上的尼尔·盖尔斯·斯威夫特天文台的仪器以及在行星际空间运行的GRB猎取望远镜Konus-WIND探测到。天文学家使用地面和太空中的主要望远镜阵列进行的观测又持续了八个月，这些设备包括哈勃、雨燕和钱德拉望远镜。Rossi说："我们的研究再次表明，在处理瞬时现象时，需要能够快速行动并拥有正确的工具。必须既能在现象仍然明亮时进行观测，以获得清晰明确的结果，然后需要使用那些能够覆盖大的波长范围的设施，从伽马射线到X射线，光学和无线电。"研究人员期望在最近发射的詹姆斯-韦伯太空望远镜的帮助下加深他们对原始爆炸的理解。这个望远镜刚刚开始展示其令人难以置信的能力，有望揭开这个GRB起源的大质量恒星诞生的环境特征。参与GRB研究的大多数天文学家都是STARGATE合作项目的成员，该项目将所有利用ESO设施活跃于GRB后续研究的人聚集在一起。Mundell教授说："这是全世界科学家之间合作和协调的一个激动人心的例子，他们共同收集、合并和解释使用地面和太空中的一套望远镜和探测器拍摄的数据，在整个电磁波谱的能量范围内捕捉来自这个爆发的消逝的光线--而且是实时的。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335463.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1335463.htm

天文学家在古星系中心检测到长伽马射线爆发

天文学家在古星系中心检测到长伽马射线爆发一个国际天文学家小组在一个古老的星系中发现了一次长伽马射线爆发，这可能是由两颗独立的中子星合并引起的，这挑战了对此类爆发原因的传统理解。该团队使用多台望远镜分析了2019年的爆发，尽管考虑了其他潜在原因，但他们希望未来的观测能够澄清该现象的起源。过去普遍的共识是，只有当一颗非常重的恒星在其生命末期塌缩成超新星时，才会发生至少几秒钟的长伽马射线爆发。2022年，当两颗一生都互相绕转的大恒星最终变成中子星并碰撞成千新星时，发现了长伽马射线爆发的第二个潜在触发因素。现在到了2023年，长伽马射线暴似乎可以以第三种方式发生。“我们的数据表明，这是两颗独立的中子星合并的情况。因此，中子星并不是一生都在一起的。”首席研究员安德鲁·莱文（拉德堡德大学）说道。“我们怀疑中子星是被银河系中心许多周围恒星的引力推到一起的。”研究小组研究了尼尔·盖尔斯·斯威夫特天文台于2019年10月19日观测到的伽马射线爆发的后果。他们使用智利的双子座南望远镜、加那利拉帕尔马岛的北欧光学望远镜和哈勃太空望远镜。他们的观察表明，爆发是在一个古老星系中心附近引起的。这提供了两个指向两个来源合并的论据。第一个论点是，古代星系中几乎不存在可以塌缩成超新星的重恒星，因为重恒星通常出现在年轻星系中。此外，超新星会发出明亮的可见光，这在本例中没有被观察到。第二个论点是星系中心是繁忙的地方。有数十万颗普通恒星、白矮星、中子星、黑洞和尘埃云都围绕着超大质量黑洞运行。总共代表了超过1000万颗恒星和天体挤在几光年宽的空间中。“这个区域相当于我们的太阳和下一颗恒星之间的距离，”莱文解释道。“因此，在星系中心发生碰撞的可能性比我们所在的郊区高得多。”研究人员仍在为其他解释留下空间。长时间的伽马射线爆发也可能是由于中子星以外的致密天体（例如黑洞或白矮星）的碰撞造成的。未来，研究人员希望能够在引力波的同时观测长伽马射线爆发。这将帮助他们对辐射的来源做出更明确的陈述。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370397.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1370397.htm

不是黑洞：天文学家可能需要重新思考伽玛射线暴是如何形成的

不是黑洞：天文学家可能需要重新思考伽玛射线暴是如何形成的一种叫做短时GRB的GRB是在两颗中子星碰撞时产生的。这些超密集的恒星其质量相当于我们的太阳，被压缩到比一个城市还要小，在其最后时刻触发GRB之前，在时空中产生称为引力波的涟漪。到目前为止，空间科学家们基本上同意为这种高能和短暂的爆发提供动力的"引擎"必须总是来自一个新形成的黑洞。然而，由英国巴斯大学的NuriaJordana-Mitjans博士领导的一个国际天体物理学家团队的新研究正在挑战这一科学正统观念。根据该研究的发现，一些短时的GRB是由超大质量星（又称中子星残余物）的诞生引发的，而不是黑洞。Jordana-Mitjans博士说。"这样的发现很重要，因为它们证实了新生的中子星可以为一些短时间的GRB提供动力，以及伴随着它们被探测到的跨电磁波谱的明亮发射。这一发现可能为定位中子星合并提供了一种新的方法，从而在我们搜索天空中的信号时找到引力波发射器。"相互竞争的理论关于短时的GRB，人们知道的很多。它们的生命开始于两颗中子星，它们一直在螺旋式地接近，不断地加速，最后碰撞。而从坠毁地点，一个喷射性的爆炸释放出伽马射线辐射，从而形成GRB，随后是一个较长的余辉。一天后，在爆炸过程中向四面八方排出的放射性物质产生了研究人员所说的千新星。然而，在两颗中子星相撞后究竟剩下什么？是碰撞的"产物"-并因此成为赋予GRB非凡能量的动力源，一直是一个争论不休的问题。由于巴斯领导的研究发现，科学家们现在可能更接近于解决这一争论。空间科学家们在两种理论之间存在分歧。第一种理论认为，中子星合并后短暂地形成了一颗质量极大的中子星，只是这颗星随后在几分之一秒内坍缩成一个黑洞。第二种理论认为，两颗中子星会形成一颗不那么重的中子星，其寿命更长。因此，几十年来一直困扰着天体物理学家的问题是：短时的GRB是由黑洞驱动还是由长寿命的中子星诞生驱动？迄今为止，大多数天体物理学家都支持黑洞理论，认为要产生GRB，就必须让大质量的中子星几乎瞬间坍缩。电磁信号天体物理学家通过测量产生的GRB的电磁信号来了解中子星碰撞的情况。源自黑洞的信号预计会与来自中子星残余物的信号不同。在这项研究中探索的GRB（被命名为GRB180618A）的电磁信号使Jordana-Mitjans博士和她的合作者清楚地认识到，一定是中子星残余物而不是黑洞引起了这个爆发。Jordana-Mitjans博士在阐述时说："我们的观测首次突出了来自一颗幸存的中子星的多个信号，这颗中子星在最初的中子星双星死亡后至少生存了一天。"研究报告的共同作者、巴斯大学银河系外天文学教授CaroleMunDELL教授说，她在巴斯大学担任银河系外天文学的HirokoSherwin客座教授。"我们很高兴能捕捉到这个短伽马射线暴的早期光学光线--如果不使用机器人望远镜，这在很大程度上还是不可能做到的。但是当我们分析我们的数据时，惊讶地发现我们无法用GRB的标准快速坍缩黑洞模型来解释它。我们的发现为即将到来的用鲁宾天文台LSST等望远镜进行的天空调查带来了新的希望，用这些望远镜可能会发现数十万颗这样的长寿命中子星在坍缩成为黑洞之前发出的信号。"消失的余辉最初让研究人员感到困惑的是，GRB180618A之后的余辉的光学光线在短短35分钟后就消失了。进一步的分析表明，由于某种持续的能量来源从后面推动它，导致负责如此短暂发射的物质正在以接近光速的速度膨胀。"我们的发现为即将到来的用鲁宾天文台LSST等望远镜进行的天空调查带来了新的希望，用这些望远镜我们可能会发现数十万颗这样的长寿命中子星在坍缩成为黑洞之前发出的信号。"更令人惊讶的是，这种发射有一个新生的、快速旋转的和高度磁化的中子星的印记，称为毫秒级磁星。研究小组发现，GRB180618A之后的磁星在放慢速度的同时，正在重新加热撞击后的剩余物质。在GRB180618A中，磁星驱动的光学发射比经典千新星的预期亮度要高一千倍。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1338209.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1338209.htm

天文学家破解 "BOAT" - 解密宇宙最亮爆炸之谜

天文学家破解"BOAT"-解密宇宙最亮爆炸之谜自从巨型望远镜同时捕捉到BOAT信号后，全世界的天体物理学家都在争先恐后地解释伽马射线暴（GRB）的亮度及其余辉缓慢消退的奇特现象。现在，一个包括英国巴斯大学物理系亨德里克-范-埃尔滕博士在内的国际研究小组已经做出了解释：最初的伽马射线暴（被称为GRB221009A）直射地球，而且在它的后方还拖拽着异常大量的恒星物质。研究小组的这一发现发表在今天的著名期刊《科学进展》（ScienceAdvances）上。马里兰大学和华盛顿特区乔治华盛顿大学刚毕业的博士生布兰登-奥康纳博士是这项研究的第一作者。范埃尔顿博士是余辉理论分析的共同负责人，他说："研究这个谜题的其他研究人员也得出了这样的结论，即喷流是直接对着我们的--就像花园里的水管直接对着你喷射一样--这无疑在一定程度上解释了为什么我们能看到如此明亮的喷流。"但令人费解的是，我们根本看不到喷流的边缘。尼尔-盖尔斯-斯威夫特天文台的X射线望远镜捕捉到的"史上最亮伽马射线暴"余辉。图片来源：NASA/Swift/A.Beardmore（莱斯特大学）"余辉的缓慢消退并不是狭窄气体喷流的特征，了解到这一点后，我们怀疑爆炸的强度另有原因，而我们的数学模型也证实了这一点。我们的工作清楚地表明，GRB具有独特的结构，观测结果逐渐显示，在通常预计会出现孤立喷流的地方，一个狭窄的喷流嵌入了一个更宽的气体外流中。"那么，是什么让这个GRB比正常情况下更宽呢？研究人员有了一个理论。正如范埃尔顿博士解释的那样"GRB喷流需要穿过形成它们的坍缩恒星，在这种情况下，我们认为造成差异的是恒星物质和喷流之间发生了大量的混合，以至于冲击加热的气体一直出现在我们的视线中，直到任何特征性的喷流特征都消失在余辉的整体发射中。"他补充说："我们的模型不仅有助于理解BOAT，还有助于理解以前的亮度记录保持者，这些记录曾让天文学家对它们缺乏喷流特征感到困惑。这些GRB和其他GRB一样，在发生时一定是直接朝向我们的，因为同时向所有方向释放那么多能量是不符合物理学原理的。似乎存在一类特殊的事件，它们既极端又能掩盖其气体流的定向性。未来对发射射流的磁场以及承载它们的大质量恒星的研究，应该有助于揭示这些GRB如此罕见的原因"。奥康纳博士说："超长GRB221009A是有记录以来最亮的GRB，它的余辉打破了所有波长的记录。由于这次爆发如此明亮，而且就在附近（从宇宙学角度讲：它发生在距离地球24亿光年的小距离上），我们认为这是一个千年难得一遇的机会，可以解决有关这些爆发的一些最基本的问题，从黑洞的形成到暗物质模型的检验。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1372343.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1372343.htm

天文学家发现恒星死亡的新方式：碰撞

天文学家发现恒星死亡的新方式：碰撞我们已经知道，恒星可以相互吞噬，从对方身上撕扯出能量和物质，直到只剩下残渣。但是现在，天文学家已经发现了恒星之间的碰撞实际上也能引发恒星的死亡。新的证据可以在《自然-天文学》上发表的一篇论文中找到，表明伽马射线暴可以由恒星碰撞产生。伽马射线暴动画来自NASA图片来源：NASAGoddard/YouTubeNASA戈达德/YouTube这些证据是利用智利的GaminiSouth望远镜和北欧光学望远镜，以及NASA的哈勃太空望远镜发现的。天文学家利用这些望远镜对Swift天文台在2019年发现的伽玛射线暴进行了回访。这些爆发被命名为GRB191019A，时间很长，持续了一分钟还多。研究人员设法找到了爆发的源头，在一个古老星系的核心深处，离核心大约100光年的地方。基于这些观察，天文学家认为，两个紧凑物体的碰撞导致了伽马射线暴的产生，而且它不仅仅是一颗大质量恒星的坍缩。相反，两颗恒星的死亡似乎为伽马射线暴提供了动力。这一发现特别吸引人，因为这个星系是如此古老，大多数足以在产生伽马射线的超新星中死亡的巨大恒星早已死亡。因此，当这个爆发将他们带回那个特定的星系时，天文学家们感到很困惑。然而，这个新的证据确实突出了一个可怕的现实--即使是恒星碰撞也会导致大质量恒星的死亡，并且这在未来可能会对其他恒星系统造成破坏。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1367801.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1367801.htm