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

天文学家发现一次神秘的宇宙爆炸 挑战学界对宇宙的理解

天文学家发现一次神秘的宇宙爆炸挑战学界对宇宙的理解DanieleBjørnMalesani当时正在使用加那利岛拉帕尔马岛的北欧光学望远镜对一个名为GRB211211A的伽马射线暴进行例行跟踪观测。在收到由监测天空中伽马射线暴的航天器"尼尔-盖尔斯-斯威夫特天文台"自动触发的短信后，这是一个标准程序。哈勃太空望远镜对伽玛射线暴GRB211211A的位置及其周围环境的视角。放大图显示了爆发的余辉，这是用夏威夷的双子座北望远镜观察到的。引起爆发的双星系统很可能是在过去从其左侧的大蓝星系中喷射出来的。资料来源：国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/M.Zamani;NASA/ESA马莱萨尼是荷兰拉德堡大学的一名天文学家，也是哥本哈根宇宙曙光中心的客座研究员。他从事伽马射线暴的观察，这是宇宙中能量最强的爆炸。但要了解什么是不正确的，首先让我们看看什么是"伽马射线暴"。伽马射线暴是最有能量的光的短暂和超亮的闪光，即伽马射线。它们大多在非常遥远的宇宙中被探测到，通常分为两类，被认为是由两种不同的物理情景产生的。"长"爆发通常持续几秒钟到几分钟，但往往伴随着能量较低的光的更持久的余辉。它们出现在星系中最多的恒星形成区域，被认为是一颗大质量的恒星坍缩成一颗紧凑的中子星或黑洞，在一次巨大的爆炸中喷射出其外部部分，类似于超新星。北欧光学望远镜位于拉帕尔马的2400米高的山顶RochedelosMuchachos。资料来源：PeterLaursen（宇宙曙光中心）"短"爆发甚至更加短暂，典型的持续时间为1/10到1秒。它们经常被看到偏离星系中心，甚至是在星系之外。普遍的理论是，它们是两颗大质量恒星在"双星"系统中相互环绕的结果。在某些时候，它们作为超新星爆炸，把它们踢出了它们的主星系。然而，最终，这两个物体会螺旋式上升并合并，导致伽马射线暴。在这两种情况下，所释放的能量都是令人震惊的。在它们的高峰期，它们的光芒可以和可观测到的宇宙中所有的恒星加起来一样亮（假设它们在各个方向上发出的光是一样的；实际上，它们很可能在某种程度上不那么亮，但在狭窄的喷流中发出大部分的光，我们恰好在这个方向上）。伽马射线暴最早是在1967年由Vela卫星发现的，该卫星是为了监测天空中可能的核武器试验而建造的，这将是对1963年《禁止核试验条约》的违反。最初被认为是来自我们银河系内的附近来源，在20世纪90年代，更敏感的空间观测站发现，它们必须来自银河系以外的地方，分布在整个宇宙中。伽马射线暴的瞬时性使它们难以研究，但从20世纪90年代末开始，天文学家已经能够探测到它们能量较小的余辉，从X射线到光学，再到红外线，帮助建立了它们的起源理论。伽马射线暴有两个版本，"短"和"长"，到目前为止，人们认为它们是由两种不同的物理机制产生的，即两个紧凑物体的合并和一个大质量恒星的坍缩，分别。随着新的观测结果，这一理论现在受到了挑战。那么，马莱萨尼观察到的爆发，即GRB211211A的问题是什么？它似乎两者都不符合。"观测结果显示，该爆发起源于一个典型的承载短波的星系之外。但这不是一毫秒或几秒钟，而是持续了将近一分钟，"Malesani说。这个奇特的事件促使一个国际天文学家小组，在美国西北大学的JillianRastinejad的领导下，开始了一个密集的活动来研究这个令人惊讶的物体。这些努力导致完全出乎意料地发现了一个所谓的千新星，这是两个中子星，或者一个中子星和一个黑洞碰撞的烟幕证据。双中子星合并被广泛认为是短伽马射线暴的始作俑者。为什么这一次反而出现了一个长的爆发，这让天文学家们感到困惑。千新星被认为是创造重元素的主要机制，如贵重的银、金和铂，放射性的钚和铀，以及其他许多元素。与物理学中的情况一样，千新星星是长伽马射线暴的原因的确切证据并不存在。然而，当天文学家对他们的解释充满信心，这是由几种情况支持的。宇宙曙光中心的教授和该研究的参与者JohanFynbo解释说。"爆发的余辉显示了与千新星星相一致的颜色和特征，这在任何其他类型的天体中都没有看到过。此外，我们不会期望在一个星系之外看到一颗坍缩的恒星，因为走这么远的路需要数亿年，而大质量恒星的坍缩时间尺度不到1000万年。"但是原则上，GRB211211A可能是一个微弱的或有灰尘的、未被发现的星系内的一颗塌缩星，尽管哈勃的图像确实非常深，应该看到这一点。Fynbo说："用智利更敏感的ALMA射电望远镜或JamesWebb太空望远镜进行后续观测，将能够解决这个问题。"如果这个解释被证明是正确的，它不仅为千新星形成重元素开辟了一个令人兴奋的新机制。这也是在长爆发的位置寻找新的千新星的强大动力。"对我们来说，千新星是一个相对较新的、未被探索的现象；到今天为止，我们只探测到几个，"丹尼尔-比约恩-马莱萨尼解释说。"因为我们没有想到它们会与长爆发有关，所以我们没有在那里寻找它们，但是现在我们知道，大自然比我们以前想象的更有办法"。从2006年的一项研究中，三位天文学家得到了一个暗示，即碰撞的中子星可能能够保持其引擎活跃的时间超过几秒钟。但是在没有探测到千新星的情况下，证据一直是混乱的。一种理论认为，崩溃的中子星可能旋转得如此之快--在光速的相当大的一部分--以至于离心力可以维持合并后的物体一小段时间，并推迟其黯淡的命运。未来对更多来自千新星的长爆发的观测将告诉我们更多关于这个令人兴奋的现象。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339537.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1339537.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

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

天文学家揭开宇宙最重黑洞双星之谜

天文学家揭开宇宙最重黑洞双星之谜两个超大质量黑洞的合并是一个早已被预测到的现象，尽管从未被直接观测到过。天文学家提出的一个理论是，这些系统的质量如此之大，以至于它们耗尽了宿主星系中驱动合并所需的恒星物质。利用双子座北望远镜的档案数据，一个天文学家小组发现了一个双黑洞，为这一观点提供了有力的证据。据研究小组估计，这个双黑洞的质量是太阳质量的280亿倍，是迄今为止测量到的最重的双黑洞。这次测量不仅为双星系统的形成及其宿主星系的历史提供了宝贵的背景资料，而且还支持了一个由来已久的理论，即超大质量黑洞双星的质量在阻止超大质量黑洞合并方面起着关键作用。资料来源：NOIRLab/NSF/AURA/J.daSilva/M.Zamani几乎每个大质量星系的中心都有一个超大质量黑洞。当两个星系合并时，它们的黑洞会形成一对双星，这意味着它们处于相互束缚的轨道上。据推测，这些双星最终会合并，但这一现象从未被观测到过[1]。几十年来，天文学家们一直在讨论这样的事件是否可能发生。在最近发表于《天体物理学报》（TheAstrophysicalJournal）的一篇论文中，一个天文学家小组提出了对这一问题的新见解。一个天文学家小组利用由美国国家科学基金会NOIRLab负责运行的双子座北望远镜（国际双子座天文台的一半）提供的档案数据，测量出了迄今发现的最重的一对超大质量黑洞。两个超大质量黑洞的合并是一种早已被预测到的现象，但从未被观测到过。这对超大质量黑洞提供了一些线索，说明为什么宇宙中发生这种事件的可能性如此之小。双子座北区前所未有的洞察力研究小组利用夏威夷双子座北望远镜（由美国国家科学基金会资助的NOIRLab运行的国际双子座天文台的二分之一）的数据，分析了位于椭圆星系B20402+379内的一个超大质量黑洞双星。这是迄今为止唯一一个被分辨得足够详细，可以分别看到两个天体的超大质量黑洞双星，[2]而且它还保持着迄今为止直接测量到的最小间隔记录--仅仅24光年[3]。虽然如此接近的分离预示着强大的合并，但进一步的研究发现，这对天体已经在这个距离上停滞了30多亿年，这不禁让人产生疑问：是什么阻碍了合并？双黑洞合并的挑战为了更好地了解这个系统的动态及其停止的合并，研究小组研究了双子座北区的双子座多目标摄谱仪（GMOS）的档案数据，这些数据使他们能够确定黑洞附近恒星的速度。"GMOS出色的灵敏度使我们能够测绘出恒星在靠近星系中心时的速度，"论文共同作者、斯坦福大学物理学教授罗杰-罗曼尼（RogerRomani）说。"有了这些，我们就能推断出居住在那里的黑洞的总质量。"据研究小组估计，这对双星的质量是太阳质量的280亿倍，是迄今测量到的最重的双黑洞。这一测量结果不仅为双星系统的形成及其宿主星系的历史提供了宝贵的背景资料，而且还支持了一个由来已久的理论，即超大质量双黑洞的质量在阻止潜在合并中起着关键作用[4]。"为国际双子座天文台提供服务的数据档案蕴藏着一座尚未开发的科学发现金矿，"国家科学基金会国际双子座天文台项目主任马丁-斯蒂尔说，"对这个极端超大质量双黑洞的质量测量是一个令人敬畏的例子，说明了探索这一丰富档案的新研究可能产生的影响。"二进制系统的形成与未来了解这个双星是如何形成的，有助于预测它是否以及何时会合并--一些线索表明，这对双星是通过多个星系合并形成的。首先，B20402+379是一个"化石星系团"，这意味着它是整个星系团的恒星和气体合并成一个大质量星系的结果。此外，两个超大质量黑洞的存在，加上它们巨大的总质量，表明它们是由多个星系的多个较小黑洞合并而成的。星系合并后，超大质量黑洞不会正面相撞。相反，当它们进入一个有束缚的轨道时，就会开始互相弹射。它们每经过对方一次，能量就会从黑洞传递到周围的恒星。随着它们能量的流失，这对黑洞被越拖越近，直到相距仅有一光年时，引力辐射占据上风，它们才会合并。这一过程已经在成对恒星质量的黑洞中被直接观测到--有史以来的第一次记录是在2015年通过引力波的探测--但从未在超大质量的双星中观测到过。停滞不前的合并与未来联合的可能性通过对该星系巨大质量的新了解，研究小组得出结论，需要有数量特别多的恒星才能减缓双星轨道的速度，使它们如此接近。在这个过程中，黑洞似乎甩掉了它们附近几乎所有的物质，使得星系核心缺少恒星和气体。由于没有更多的物质来进一步减缓这对天体的轨道，它们的合并在最后阶段停滞了。罗曼尼说："通常情况下，黑洞对较轻的星系似乎有足够的恒星和质量来驱动两者迅速结合在一起。由于这对黑洞非常重，因此需要大量恒星和气体来完成这项工作。但是这对黑洞已经将中央星系中的这些物质清除干净，使它停滞不前，可供我们研究。"这对天体究竟会克服停滞状态，最终以数百万年的时间尺度合并，还是永远继续在轨道上徘徊，目前尚无定论。如果它们真的合并，产生的引力波将比恒星质量的黑洞合并产生的引力波强大一亿倍。这对天体有可能通过另一次星系合并来征服最后的距离，这将为星系注入更多的物质，或者有可能是第三个黑洞，从而使这对天体的轨道慢到足以合并。不过，鉴于B20402+379是一个化石星系团，另一个星系合并的可能性不大。"我们期待着对B20402+379的内核进行后续调查，我们将研究其中存在多少气体，"论文第一作者、斯坦福大学本科生TirthSurti说。"这应该能让我们更深入地了解超大质量黑洞最终能否合并，或者它们是否会作为双星搁浅。"说明虽然有证据表明超大质量黑洞之间的距离只有几光年，但似乎没有一个黑洞能够跨越这个最终距离。关于这种事件是否可能发生的问题被称为"最终-秒差距问题"，几十年来一直是天文学家们讨论的话题。以前曾对含有两个超大质量黑洞的星系进行过观测，但在这些情况下，它们相距数千光年--太远了，不可能像在B20402+379中发现的双星那样处于相互结合的轨道上。其他黑洞动力源的距离可能更小，不过这些都是通过间接观测推断出来的，因此最好归类为候选双星。这一理论最早是由贝格尔曼等人于1980年提出的，根据数十年来对星系中心的观测，这一理论一直被认为是存在的。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422216.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422216.htm