研究人員首次利用美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)國(guó)家射電天文臺(tái)（NRAO）運(yùn)營(yíng)的國(guó)際天文臺(tái)--阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列（ALMA），捕捉到了中子星和另一顆恒星合并帶來(lái)的強(qiáng)烈爆炸的毫米波光。
科學(xué)家們還確定，這個(gè)光爆是有史以來(lái)觀察到的最強(qiáng)大的短伽馬射線暴之一，產(chǎn)生了有史以來(lái)最明亮的余輝之一。這些發(fā)現(xiàn)最近發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志通訊》上。
宇宙中最明亮和最有能量的爆炸--伽馬射線暴（GRBs），在幾秒鐘內(nèi)產(chǎn)生的能量可能比我們的太陽(yáng)在其整個(gè)生命中產(chǎn)生的能量還要多。GRB 211106A屬于GRB的一個(gè)子類(lèi)，稱為短伽馬射線暴。含有中子星的雙星系統(tǒng)的災(zāi)難性合并導(dǎo)致了這些爆炸，這些爆炸被認(rèn)為是宇宙中最重金屬的來(lái)源，如鉑和金。
Tanmoy Laskar說(shuō)：“這些合并的發(fā)生是因?yàn)橐Σㄝ椛鋸碾p星的軌道上移走了能量，導(dǎo)致恒星向?qū)Ψ铰菪缴仙彼磳㈤_(kāi)始在猶他大學(xué)擔(dān)任物理學(xué)和天文學(xué)副教授。“由此產(chǎn)生的爆炸伴隨著以接近光速運(yùn)動(dòng)的噴流。當(dāng)這些射流之一對(duì)準(zhǔn)地球時(shí)，我們觀察到短脈沖的伽馬射線輻射或短伽馬射線暴?！?/p>
一個(gè)短伽馬射線暴通常只持續(xù)十分之幾秒?？茖W(xué)家們隨后尋找余輝，這是噴射器與周?chē)鷼怏w相互作用而引起的光的發(fā)射。即使如此，它們也很難被探測(cè)到；只有少數(shù)短伽馬射線暴在無(wú)線電波段被探測(cè)到，而且直到現(xiàn)在還沒(méi)有在毫米波段被探測(cè)到。 Laskar在荷蘭拉德堡大學(xué)擔(dān)任卓越研究員時(shí)領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究，他說(shuō)，困難在于與GRB的巨大距離，以及望遠(yuǎn)鏡的技術(shù)能力。
“短GRB的余輝是非常光亮和有能量的。但是這些爆炸發(fā)生在遙遠(yuǎn)的星系中，這意味著對(duì)我們地球上的望遠(yuǎn)鏡來(lái)說(shuō)，它們發(fā)出的光可能相當(dāng)微弱。在ALMA之前，毫米級(jí)望遠(yuǎn)鏡的靈敏度不足以探測(cè)到這些余暉?！?/p>
在距離地球大約200億光年的地方，GRB 211106A也不例外。來(lái)自這個(gè)短伽瑪射線暴的光是如此微弱，以至于雖然早期用NASA的尼爾-蓋爾斯-斯威夫特天文臺(tái)進(jìn)行的X射線觀測(cè)看到了爆炸，但在該波長(zhǎng)下無(wú)法探測(cè)到宿主星系，而且科學(xué)家也無(wú)法確定爆炸究竟來(lái)自哪里。
“余暉對(duì)于確定爆炸來(lái)自哪個(gè)星系和了解爆炸本身至關(guān)重要。最初，當(dāng)只有X射線對(duì)應(yīng)物被發(fā)現(xiàn)時(shí)，天文學(xué)家認(rèn)為這個(gè)爆發(fā)可能來(lái)自附近的星系，”Laskar說(shuō)，并補(bǔ)充說(shuō)，該地區(qū)大量的灰塵也掩蓋了該天體體，使其無(wú)法被哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)觀測(cè)所發(fā)現(xiàn)。
每一個(gè)波長(zhǎng)都為科學(xué)家們對(duì)GRB的理解增加了一個(gè)新的維度，尤其是毫米波，對(duì)于揭開(kāi)這個(gè)爆發(fā)的真相至關(guān)重要?！肮挠^測(cè)揭示了一個(gè)不變的星系領(lǐng)域。ALMA無(wú)與倫比的靈敏度使我們能夠更精確地確定GRB在該領(lǐng)域中的位置，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它在另一個(gè)較遠(yuǎn)的微弱星系中?！?Laskar說(shuō)：“這反過(guò)來(lái)意味著這個(gè)短伽馬射線暴比我們最初想象的還要強(qiáng)大，使它成為有記錄以來(lái)最光亮和最有能量的一個(gè)?！?/p>
西北大學(xué)物理和天文學(xué)助理教授方文輝補(bǔ)充說(shuō)：“這個(gè)短伽馬射線暴是我們第一次嘗試用ALMA觀測(cè)這樣的事件。短時(shí)間爆發(fā)的余輝非常難得，所以能捕捉到這一事件的閃光是非常壯觀的。在觀察這些爆發(fā)多年之后，這一令人驚訝的發(fā)現(xiàn)開(kāi)辟了一個(gè)新的研究領(lǐng)域，因?yàn)樗偈刮覀冊(cè)谖磥?lái)用ALMA以及其他望遠(yuǎn)鏡陣列觀察更多的此類(lèi)事件?！?/p>
NRAO/ALMA的國(guó)家科學(xué)基金會(huì)項(xiàng)目官員Joe Pesce說(shuō)：“這些觀測(cè)在很多方面都非常棒。它們提供了更多的信息來(lái)幫助我們理解神秘的伽馬射線暴（以及一般的中子星天體物理學(xué)），并且它們證明了空間和地面望遠(yuǎn)鏡的多波長(zhǎng)觀測(cè)對(duì)于理解天體物理現(xiàn)象是多么重要和互補(bǔ)?！?/p>
而且還有很多工作要在多個(gè)波長(zhǎng)上進(jìn)行，包括新的GRB和GRB 211106A，這可能會(huì)發(fā)現(xiàn)關(guān)于這些爆發(fā)的更多驚喜。哈佛大學(xué)天文學(xué)教授Edo Berger說(shuō)：“對(duì)短GRB的研究需要迅速協(xié)調(diào)世界各地和太空中的望遠(yuǎn)鏡，在所有波長(zhǎng)下運(yùn)行?！?/p>
“在GRB 211106A的案例中，我們使用了一些現(xiàn)有的最強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡--ALMA、美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的Karl G. Jansky甚大天線陣（VLA）、美國(guó)宇航局的錢(qián)德拉X射線天文臺(tái)以及哈勃太空望遠(yuǎn)鏡。有了現(xiàn)在運(yùn)行的詹姆斯-韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST），以及未來(lái)的20-40米光學(xué)和射電望遠(yuǎn)鏡，如下一代VLA（ngVLA），我們將能夠產(chǎn)生這些災(zāi)難性事件的完整圖像，并在前所未有的距離上研究它們?！?/p>
Laskar補(bǔ)充說(shuō)：“有了JWST，我們現(xiàn)在可以拍攝宿主星系的光譜，并很容易知道距離，將來(lái)我們還可以利用JWST來(lái)捕捉紅外余輝，并研究其化學(xué)成分。通過(guò)ngVLA，我們將能夠以前所未有的細(xì)節(jié)研究余輝的幾何結(jié)構(gòu)和在其宿主環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的成星燃料。我對(duì)我們領(lǐng)域即將出現(xiàn)的這些發(fā)現(xiàn)感到興奮?！?/p>
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