最强伽马射线暴 将会曝出这些超新星“猛料”

最强伽马射线暴 将会曝出这些超新星“猛料” 图 1 智利的双子座南望远镜对GRB221009A的观测（图片来源：双子星天文台/NOIRLab/NSF/AURA//B. O'Connor (UMD/GWU)& J. Rastinejad & W. Fong (西北大学)短短几小时间，全球数以万计的望远镜指向了爆炸的源头，纷纷记录下这载入史册的一刻。这一事件有个绰号叫做“BOAT”（brightest of all time），官方名称是“GRB221009A”，科学家们希望通过它阐明在可怕的黑洞中的物理学知识。马里兰和乔治华盛顿大学的布兰登·奥康纳表示：“这是百年一遇，甚至是千年一遇的大事记，我们惊叹于它的出现，并十分庆幸自己有机会研究它。”其实，伽马射线并不稀奇，几乎每天都有一束掠过地球，宇宙中出现的次数更加频繁。大质量恒星超新星爆炸中产生中子星，这一恒星尸骸逐渐燃尽了能量，坍塌引起的伽马射线仅闪耀几分之一秒。而由黑洞引起的伽马射线能长达几分钟，它从超新星爆炸中产生，吞噬了母星的大量物质，不得以巨大射流的形式喷射出来。此次观察到的伽马射线暴相比以往格外突出，产生的光子轰击探测器长达十分钟，携带的能量远高于往常观测值。在18太电子伏特下，GRB221009A的光子能量是地球上最强大的粒子发生器大型强子对撞机产生光子的两倍。伽马射线与宇宙尘埃相互作用产生的爆炸余波也很不寻常，尽管伽马射线源被银河系的厚带阻隔，但比之前所见的余辉都要闪耀，爆炸使地球大气层发生电离，干扰了长波无线电通信。图 2 智利的双子座南望远镜观测到的GRB221009A伽马射线暴（图片来源：双子星天文台/NOIRLab/NSF/AURA//B. O'Connor (UMD/GWU)& J. Rastinejad & W. Fong (西北大学)）布兰登·奥康纳表示，2022年10月14日，伽马射线发射五天后，我们借助智利的双子座南望远镜，追踪到了大约30 %伽马射线的来源，它来自于充满灰尘的人马座星系，也被称作箭星系。同时也带来了另一个惊喜，此次伽马射线暴相比以往离地球更近。参加测量的西北大学学生吉利安·拉斯蒂内贾德说，该射线产生于大质量恒星的坍塌，这些恒星寿命很短。它们遵循宇宙中恒星的形成历史，所以恒星的形成越激烈，这些爆发也越多，大约是宇宙年龄的一半。然而，这次伽马射线暴发生时间较晚，距离我们更近。天文学家推测GRB221009A来源于地球外24亿光年处，此前也观察过更近距离的射线暴，但这次能量高显得非常突出。“正是由于足够耀眼，我们有充足的时间挖掘更多细节”，布兰登·奥康纳指出，“目前至少有50台望远镜在全波段观测，我们能够最大限度地利用科学技术”。实际上射线暴仅仅维持数分钟，但余波影响可持续数周。此外科学家们也致力于寻找超新星引发的爆炸，它向外喷射物质的速度更慢。布兰登·奥康纳说，我们目前的理解是大质量恒星向内坍缩形成黑洞，恒星的残骸不断被吸入，以喷流的形成从黑洞中喷射，并以接近光速运行，形成了伽马射线暴。同时，一部分残骸向外反弹，以较慢的速度运行，形成了超新星爆炸。图 3 最强伽马射线暴引燃的宇宙尘埃环（图片来源：NASA/Swift/A. Beardmore （英国莱斯特大学））最初形成的伽马射线暴与周围物质作用形成余波，拉斯蒂内贾德表示，该波长横跨电磁波范畴，在X射线和无线电波区域最适宜观察，科学家仍致力于观测射线余波，它首先被宇航局伽马射线追踪卫星Swift拍摄到，在爆炸后几小时在源头周围形成彩色环。望远镜现在可以看到GRB221009A处超新星爆炸的最初迹象，拉斯蒂内贾德指出，未来几周爆炸现象将完全呈现在我们面前，但由于爆炸源位置受限，我们可能无法看到整个超新星爆炸消亡。它逐渐去往太阳后方，所以持续到今年11底，我们在明年2月才能再次观测。她指出，2023年宇航局詹姆斯·韦伯和哈勃太空望远镜将一同加入该项工作，分别贡献出它们超强的光学和红外探测能力。探索爆炸产生的能量是一个标志性事件，对于探究其中的化学物质亦是如此，我们对于宇宙中一些重元素的产生仍不清楚，研究超新星有助于我们破解谜题。图 4 新生黑洞形成强大的伽马射线喷流（图片来源：NASA/ESA/M. Kornmesser)20世纪60年代，用于窥视苏联核试验的军用卫星偶然发现了伽马射线，几十年间伽马射线仍是一个谜题，直到90年代，科学家们首次意识到，隐藏在宇宙中各个角落的伽马射线可能与恒星坍缩有关。目前大量关于伽马射线的理解，仍然是基于理论计算和模拟，科学家们相信此次伽马射线暴将很好地修正之前的理论。科学家们将充分抓住这千载难逢的机会，未来几个月将有海量的文章发表出来。尽管能量类似的爆炸为科学研究带来了福音，但科学家们并不希望这类大爆炸发生在地球附近，最好也不要在我们的星系中。科学家们认为从几千光年外射向地球的伽马射线会破坏臭氧层，引发大气变化最终产生冰河时代。事实上，一次类似的伽马射线暴造成了地球上五大物种灭绝事件之一约4.4亿年前的奥陶纪物种大灭绝。“幸运的是，此次喷流产生的伽马射线暴非常狭窄，只有几度宽”，布兰登·奥康纳表示，“如果它恰好发生在我们星系，直指我们，那可就危险了，不过好在这类现象发生的概率极低”。补充解释：① NOIRLab：National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory国家光学红外天文研究实验室② NSF：National Science Foundation 国家科学基金会③ AURA：Association of Universities for Research in Astronomy大学天文研究联合组织④ 太电子伏特亦即兆兆电子伏特，10^12 ev⑤ LHC：Large Hadron Collider 大型强子对撞机⑥ Swift：Swift Gamma-ray Burst Explorer 雨燕γ射线暴探测器BY: Tereza PultarovaFY: gxm ... PC版： 手机版：

NASA费米望远镜发现附近超新星并没有发出伽马射线

NASA费米望远镜发现附近超新星并没有发出伽马射线 2023 年对风车星系中的超新星 SN 2023ixf 的观测为研究宇宙射线的产生提供了一个独特的机会，但是 NASA 的费米望远镜并没有探测到预期的伽马射线，这表明能量转换率比预期的要低得多。资料来源：美国国家航空航天局2023年5月18日，一颗超新星在附近的风车星系（Messier 101）爆发，它位于大约2200万光年外的大熊座。这颗超新星被命名为SN 2023ixf，是自2008年费米探测器发射以来发现的附近最亮的超新星。意大利里雅斯特大学研究员吉列姆-马蒂-德韦萨说："天体物理学家以前估计，超新星将其总能量的大约 10%转化为宇宙射线加速度。但我们从未直接观测到这一过程。通过对SN 2023ixf的新观测，我们的计算结果是爆炸后几天内的能量转换率低至1%。这并不排除超新星是宇宙射线工厂的可能性，但这确实意味着我们还有更多关于超新星产生的知识要学习。"这篇论文由马丁-德维萨在奥地利因斯布鲁克大学（University of Innsbruck）期间发表，将刊登在未来出版的《天文学与天体物理学》（Astronomy and Astrophysics）杂志上。即使没有探测到伽马射线，美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜也能帮助天文学家了解更多有关宇宙的信息。资料来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心宇宙射线及其起源每天，数以万亿计的宇宙射线与地球大气层发生碰撞。其中大约 90% 是氢原子核（或质子），其余的是电子或较重元素的原子核。自 20 世纪初以来，科学家们一直在研究宇宙射线的起源，但这些粒子无法追溯到它们的源头。由于宇宙射线带电，它们在飞往地球的途中会因遇到磁场而改变方向。位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的费米项目科学家伊丽莎白-海斯说："然而，伽马射线会直接射向我们。宇宙射线在与周围环境中的物质相互作用时会产生伽马射线。费米望远镜是轨道上最灵敏的伽马射线望远镜，因此当它没有探测到预期的信号时，科学家必须对这种缺失做出解释。解开这个谜团，就能更准确地了解宇宙射线的起源。"弗雷德-劳伦斯-惠普尔天文台（Fred Lawrence Whipple Observatory）的48英寸望远镜在2023年6月捕捉到了这张风车星系（Messier 101）的可见光图像。超新星2023ixf的位置被圈了起来。天文台位于亚利桑那州的霍普金斯山上，由哈佛天体物理学中心和史密森尼天文台共同运营。资料来源：平松等人，2023/Sebastian Gomez (STScI)作为宇宙射线加速器的超新星长期以来，天体物理学家一直怀疑超新星是宇宙射线的主要贡献者。当一颗质量至少是太阳 8 倍的恒星耗尽燃料时，就会发生这种爆炸。内核坍缩，然后反弹，推动冲击波向外穿过恒星。冲击波加速粒子，产生宇宙射线。当宇宙射线与恒星周围的其他物质和光线碰撞时，就会产生伽马射线。超新星会极大地影响星系的星际环境。它们的爆炸波和不断膨胀的碎片云可能会持续存在 5 万年以上。2013年，费米测量显示，银河系中的超新星残骸正在加速宇宙射线，当它们撞击星际物质时，会产生伽马射线光。但天文学家说，这些残余物并没有产生足够的高能粒子，无法与科学家在地球上的测量结果相匹配。一种理论认为，超新星可能会在最初爆炸后的几天或几周内加速银河系中能量最高的宇宙射线。但是超新星非常罕见，在银河系这样的星系中，一个世纪才会发生几次。在大约3200万光年的距离内，超新星平均每年只发生一次。从可见光望远镜第一次看到 SN 2023ixf 开始，经过一个月的观测，费米没有探测到伽马射线。挑战与未来研究合著者、法国国家科学研究中心下属蒙彼利埃宇宙与粒子实验室的天体物理学家马蒂厄-雷诺（Matthieu Renaud）说："不幸的是，看不到伽马射线并不意味着没有宇宙射线。我们必须对所有有关加速机制和环境条件的基本假设进行研究，才能将伽马射线的缺失转化为宇宙射线产生的上限。"研究人员提出了几种可能影响费米观测到该事件产生的伽马射线的情况，比如爆炸碎片的分布方式和恒星周围物质的密度。费米的观测首次为研究超新星爆炸后的状况提供了机会。以其他波长对SN 2023ixf进行的更多观测、基于这一事件的新模拟和模型，以及未来对其他年轻超新星的研究，都将帮助天文学家找到宇宙宇宙射线的神秘来源。费米是戈达德管理的一个天体物理学和粒子物理学合作项目。费米项目是与美国能源部合作开发的，法国、德国、意大利、日本、瑞典和美国的学术机构和合作伙伴也做出了重要贡献。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

天文学家分析中子星合并过程 揭开宇宙重元素诞生的原理

天文学家分析中子星合并过程 揭开宇宙重元素诞生的原理 这次大爆炸释放出了一个伽马射线暴GRB230307A，是50年观测中第二亮的伽马射线暴，比一般的伽马射线暴亮1000倍左右。GRB230307A于2023年3月7日首次被美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜探测到。科学家们利用多台太空和地面望远镜，包括美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）有史以来发射到太空的最大、最强大的望远镜能够在天空中精确定位伽马射线暴的源头，并追踪其亮度的变化情况。根据收集到的信息，研究人员确定这次爆发是两颗中子星在距离地球 10 亿光年的星系中合并形成千新星的结果。研究人员观察到了碲的证据，碲是地球上最稀有的元素之一。这一突破性发现使天文学家离解开比铁更重的元素的起源之谜又近了一步。"我是一名高能天体物理学家。我喜欢爆炸。我喜欢爆炸产生的伽马射线。但我也是一个真正关心基本问题的天文学家，比如重元素是如何形成的，"哈特曼说。克莱姆森大学物理和天文学系教授迪特尔-哈特曼。资料来源：克莱姆森大学伽马射线暴（GRBs）是伽马射线光的爆发，是光中能量最高的一种，持续时间从几秒到几分钟不等。最早的伽玛射线暴是在 20 世纪 60 年代由用于监测核试验的卫星探测到的。全球红外探测器的成因各不相同。长持续时间的全球记录光暴发是由超新星引起的，超新星是指一颗大质量恒星到达其生命尽头并爆发出光的时刻。持续时间较短的古雷暴是由两颗中子星合并（称为千新星）或一颗中子星和一个黑洞合并产生的。虽然 GRB230307A 只持续了 200 秒，但科学家们看到余辉的颜色从蓝色变成了红色，这是千新星的特征。"爆发本身实际上表明这是一个持续时间很长的事件，它应该是一个正常的超新星类型。但它有不寻常的特征。它不太符合长爆发的模式，"哈特曼说。"事实证明，这个放射性云团，这个千新星余辉，其中有所有这些核合成指纹，是双星合并的特征。令人兴奋的是，我们利用韦伯望远镜识别出了一种化学指纹，我们原本以为这种指纹会出现在短爆发中，但却在长爆发中看到了它。"哈特曼说，宇宙大爆炸产生了氢和氦。所有其他元素都是由恒星和星际介质中的过程产生的。"有些恒星的质量大到足以爆炸，它们会把这些物质送回气态环境，然后再制造新的恒星。因此，宇宙中存在着一种循环，它使我们的碳、氮、氧以及我们所需的所有物质变得更加丰富，我们称恒星为宇宙的大锅。"热核反应或聚变使恒星闪闪发光，这导致了更多重元素的相继产生。他说，轮到铁的时候，就没有多少能量可以挤出来了。那么，金和铀等重元素从何而来？"重元素有着特殊的起源。主要有两个过程。一个叫做快速过程，另一个叫做慢速过程。哈特曼说："我们认为r过程发生在那些中子星合并中。"理论建模表明千新星当中应该产生碲，但詹姆斯-韦伯太空望远镜探测到的光谱线提供了实验证据。光谱线是连续光谱中的一条暗线或亮线。它是由原子或离子内部的跃迁产生的。哈特曼说："我们认为这是一个相当可靠的鉴定，但并不能够像法庭上所说的那样排除合理怀疑。"研究的详细结果见科学杂志《自然》上发表的题为"JWST 观测到的紧凑天体合并中的重元素生成"的论文： ... PC版： 手机版：

突破元素周期表的极限："超重"元素挑战理论

突破元素周期表的极限："超重"元素挑战理论 来自新西兰梅西大学（Massey University）、德国美因茨大学（University of Mainz）、法国索邦大学（Sorbonne University）和稀有同位素加速器（FRIB）的科学家们讨论了元素周期表的极限，并结合超重元素研究的最新进展对"稳定岛"的概念进行了修正。他们的工作是 2024 年 2 月《自然-物理学评论》的封面专题。除了《自然-物理评论》的专题报道外，《物理报告》还发表了一篇关于超重元素原子电子结构理论的评论。寻找超重元素什么是最重的结合原子核和最重的结合原子，它们有什么特性？质子数超过 103 个的化学元素核被称为"超重核"。它们是科学家们正在努力揭示的这些原子核的广阔未知领域的一部分。探索这一未知领域为连接广泛科学领域的发现提供了前景。目前正在建造的新的实验设施可以帮助科学家揭示原子及其原子核在电子、质子和中子数量非常大的情况下的特性。这些设施将在原子序数和质量的极限上创造出新的元素和核素。研究图片。图片来源：《自然-物理评论》2024 年 2 月刊，封面设计：Susanne Harris超重原子核的产生率极低。从这些实验中获得的物理和化学数据表明，超重原子核偏离了轻元素和同位素。这让科学家们质疑，元素周期表和核素表的边界还能扩大多少。评估是否存在"扩展稳定半岛"也是一个科学目标，在这个半岛上，超重原子核的寿命可能超过迄今为止发现的寿命极短的原子核。超重元素的理论进展与未来此外，原子结构理论的进展集中于超重元素及其预测的电子基态构型，这对元素在周期表中的位置非常重要。"由于存在巨大的静电力，超重原子中的电子以接近光速的速度运动，"论文作者之一、约翰-A-汉纳物理学特聘教授、FRIB首席科学家维特克-纳扎雷维茨（Witek Nazarewicz）说。"超重原子核中非常强的库仑力也会产生新的效应。这对原子和核理论来说是一场新的球赛"。在 FRIB，科学家们将研究如何更接近位于稳定性增强区域的超重原子核。许多超重核目前无法测量，因此有关它们的信息必须来自理论推断。FRIB 的核理论家利用高性能计算和机器学习辅助下的先进模型对超重核进行预测。研究元素周期表和超重区的核状况将产生新的想法和方法，对核物理学、原子物理学、天体物理学和化学产生影响。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

韦伯望远镜让早期宇宙中的已发现超新星数量增加10倍

韦伯望远镜让早期宇宙中的已发现超新星数量增加10倍 韦伯望远镜非常适合用来识别极其遥远的超新星，因为存在一种叫做宇宙学红移的现象，在这种现象中，穿越宇宙的光线会被拉伸到更长的波长。来自远古超新星的可见光被拉伸得如此之长，以至于最终出现在红外线中。韦伯望远镜的仪器可以看到红外光，因此非常适合寻找这些遥远的超新星。一个研究小组利用韦伯早期宇宙深度探测的数据，发现了比以前已知的多 10 倍的远古超新星。这项研究是利用韦伯望远镜对远古超新星进行更广泛探测的第一步。JADES 深度场使用的是 NASA 詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）的观测数据，这是 JADES（JWST 高级河外星系深度巡天）计划的一部分。一个研究 JADES 数据的天文学家小组发现了大约 80 个亮度随时间变化的天体（绿色圈内）。这些被称为瞬变天体的天体大多是恒星或超新星爆炸的结果。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、JADES 合作组织美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）深入窥探宇宙，为科学家们首次提供了宇宙早期超新星的详细资料。一个使用韦伯数据的研究小组发现，早期宇宙中的超新星比之前已知的多 10 倍。其中一些新发现的爆炸恒星是同类恒星中最遥远的例子，包括那些用来测量宇宙膨胀率的恒星。"韦伯望远镜是一台发现超新星的机器，"图森市亚利桑那大学斯图尔特天文台的三年级研究生克里斯塔-德库西（Christa DeCoursey）说。"探测到的超新星数量之多，加上这些超新星的距离之远，是我们巡天观测中最令人兴奋的两项成果"。德库西在威斯康星州麦迪逊举行的美国天文学会第244次会议的新闻发布会上介绍了这些发现。资料来源：NASA、ESA、CSA、Ann Feild（STScI）为了取得这些发现，研究小组分析了作为 JWST 高级深河外星系巡天（JADES）计划一部分而获得的成像数据。韦伯望远镜非常适合寻找极其遥远的超新星，因为它们的光线会被拉伸到更长的波长这种现象被称为宇宙学红移。(见上图）。在韦伯望远镜发射之前，只有少数超新星的红移超过2，这相当于宇宙的年龄只有33亿年仅为目前年龄的25%。JADES样本包含了许多在更久远的过去爆炸的超新星，当时宇宙的年龄还不到20亿年。以前，研究人员利用美国宇航局的哈勃太空望远镜观测宇宙处于"青年期"时的超新星。通过 JADES，科学家们看到了宇宙处于"十几岁"或"前十几岁"时的超新星。未来，他们希望能够回望宇宙的"幼儿"或"婴儿"阶段。为了发现这些超新星，研究小组比较了相隔一年的多幅图像，寻找在这些图像中消失或出现的光源。这些观测亮度随时间变化的天体被称为瞬变体，而超新星就是瞬变体的一种。总之，JADES 瞬变巡天样本小组在一片只有米粒粗细的天空中发现了大约 80 个超新星。这张马赛克照片展示了从 JADES（JWST 高级深河外星系巡天）计划的数据中发现的约 80 个瞬变天体（即亮度不断变化的天体）中的三个。大多数瞬变体都是恒星或超新星爆炸的结果。通过对比 2022 年和 2023 年拍摄的图像，天文学家可以找到从我们的视角来看最近才爆炸的超新星（如前两列所示的例子），或者已经爆炸但其光线正在逐渐消失的超新星（第三列）。每颗超新星的年龄都可以通过它的红移（用"z"表示）来确定。最遥远的超新星的红移为 3.8，它的光起源于宇宙只有 17 亿年的时候。红移 2.845 相当于宇宙大爆炸后 23 亿年。最接近的例子红移为 0.655，显示的是大约 60 亿年前离开其星系的光线，当时宇宙的年龄刚刚超过现在的一半。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Christa DeCoursey（亚利桑那大学）、JADES 合作组织位于马里兰州巴尔的摩市的太空望远镜科学研究所（STScI）的美国宇航局爱因斯坦研究员贾斯汀-皮埃尔（Justin Pierel）说："这确实是我们对高红移宇宙的瞬态科学的第一个样本。我们正试图确定遥远的超新星是否与我们在附近宇宙中看到的超新星有本质区别或非常相似。"皮埃尔和 STScI 的其他研究人员提供了专家分析，以确定哪些瞬变实际上是超新星，哪些不是，因为它们往往看起来非常相似。研究小组发现了一些高红移超新星，包括光谱学上确认的最远的一颗，红移为 3.6。它的祖星在宇宙只有 18 亿岁时爆炸。这是一颗所谓的核心坍缩超新星，是一颗大质量恒星的爆炸。这段动画展示了白矮星爆炸的过程，白矮星是一颗恒星的残余物，密度极高，其核心已无法再燃烧核燃料。在这颗"Ia 型"超新星中，白矮星的引力从附近的恒星伴星那里偷走了物质。当白矮星的质量估计达到目前太阳质量的 1.4 倍时，它再也无法承受自身的重量，于是爆炸了。资料来源：NASA/JPL-Caltech天体物理学家特别感兴趣的是 Ia 型超新星。(这些爆炸的恒星非常明亮，可以用来测量遥远的宇宙距离，帮助科学家计算宇宙的膨胀率。研究小组至少发现了一颗红移为 2.9 的 Ia 型超新星。这颗爆炸产生的光在 115 亿年前开始向我们传播，当时宇宙的年龄只有 23 亿年。此前经光谱学确认的 Ia 型超新星的距离记录是红移 1.95，当时宇宙的年龄是 34 亿年。科学家们迫切希望分析高红移下的Ia型超新星，看看它们是否都具有相同的内在亮度，而与距离无关。这一点至关重要，因为如果它们的亮度随红移而变化，那么它们就不能成为测量宇宙膨胀率的可靠标记。Pierel 分析了这颗发现于红移 2.9 的 Ia 型超新星，以确定其内在亮度是否与预期不同。虽然这只是第一个这样的天体，但结果表明没有证据表明Ia型亮度会随红移而变化。我们还需要更多的数据，但现在，基于 Ia 型超新星的宇宙膨胀率理论及其最终命运仍然保持不变。皮埃尔还在美国天文学会第244次会议上介绍了他的研究成果。早期宇宙的环境与现在截然不同。科学家们期望看到来自恒星的古老超新星，这些恒星所含的重化学元素远远少于太阳这样的恒星。将这些超新星与本地宇宙中的超新星进行比较，将有助于天体物理学家了解早期恒星的形成和超新星的爆发机制。STScI研究员马修-西伯特（Matthew Siebert）说："我们基本上为瞬变宇宙打开了一扇新窗口。从历史上看，每当我们这样做的时候，我们都会发现一些极其令人兴奋的东西一些我们意想不到的东西。"JADES团队成员、亚利桑那大学图森分校研究教授Eiichi Egami说："由于韦伯望远镜非常灵敏，它几乎能在其指向的所有地方发现超新星和其他瞬变体。这是利用韦伯望远镜对超新星进行更广泛观测的重要第一步。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

人工智能帮助NASA Swift射线望远镜绘制宇宙最远伽马射线暴地图

人工智能帮助NASA Swift射线望远镜绘制宇宙最远伽马射线暴地图 在短短几秒钟内，GRB 释放的能量相当于太阳一生释放的能量。由于它们如此明亮，GRB 可以在多种距离（包括可见宇宙的边缘）进行观测，帮助天文学家追寻最古老、最遥远的恒星。但是，由于目前技术的限制，只有一小部分已知的 GRB 具有所需的全部观测特征，可以帮助天文学家计算它们发生在多远的地方。图中所示的 Swift 是美国国家航空航天局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心、宾夕法尼亚州立大学帕克分校、新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室和弗吉尼亚州杜勒斯的诺斯罗普-格鲁曼创新系统公司的合作成果。其他合作伙伴包括英国莱斯特大学和穆拉德空间科学实验室、意大利布雷拉天文台和意大利航天局。资料来源：美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心/Chris Smith (KBRwyle)Dainotti 和她的团队将美国宇航局尼尔-盖尔斯-斯威夫特天文台（NASA's Neil Gehrels Swift Observatory）的 GRB 数据与多个机器学习模型相结合，克服了当前观测技术的局限性，更精确地估算出了距离未知的 GRB 的邻近程度。由于GRB既可以在很远的地方观测到，也可以在相对较近的距离观测到，因此了解它们发生的位置有助于科学家了解恒星是如何随时间演变的，以及在给定的空间和时间内可以发生多少次GRB。"这项研究推动了伽马射线天文学和机器学习的前沿发展，"Dainotti 说。"后续研究和创新将帮助我们取得更可靠的结果，并使我们能够回答一些最紧迫的宇宙学问题，包括我们宇宙的最早过程以及它是如何随着时间的推移而演变的。"在一项研究中，Dainotti 和波兰雅盖隆大学的博士研究生 Aditya Narendra 使用几种机器学习方法精确测量了太空雨燕紫外/光学望远镜（UVOT）和地面望远镜（包括斯巴鲁望远镜）观测到的 GRB 的距离。测量结果完全基于其他与距离无关的 GRB 特性。该研究成果于5月23日发表在《天体物理学杂志通讯》上。Narendra说："这项研究的结果非常精确，我们可以利用预测的距离来确定一定体积和时间内的 GRB 数量（称为速率），这与实际观测到的估计值非常接近。"由 Dainotti 和国际合作者领导的另一项研究利用 NASA 的 Swift X 射线望远镜（XRT）从所谓的长 GRB 产生的余辉数据，通过机器学习成功地测量了 GRB 的距离。据信，GRB 以不同的方式发生。长GRB发生在一颗大质量恒星到达其生命末期并爆发出壮观的超新星时。另一种类型被称为短GRB，发生在死亡恒星（如中子星）的残余物在引力作用下合并并相互碰撞时。Dainotti 说，这种方法的新颖之处在于将几种机器学习方法结合起来使用，以提高它们的集体预测能力。这种方法被称为"超级学习者"（Superlearner），它为每种算法分配一个权重，权重值从 0 到 1 不等，每个权重与该奇异方法的预测能力相对应。超级学习者的优势在于，最终预测结果总是比单一模型更有效，还用于摒弃预测能力最差的算法。这项研究于 2 月 26 日发表在《天体物理学杂志》增刊系列上，它可靠地估计了 154 个距离未知的长 GRB 的距离，并大大增加了这类爆发的已知距离数量。由斯坦福大学天体物理学家 Vahé Petrosian 和 Dainotti 领导的第三项研究于 2 月 21 日发表在《天体物理学杂志通讯》上，该研究利用斯威夫特 X 射线数据回答了一些令人费解的问题，表明 GRB 的速率至少在较小的相对距离上并不遵循恒星形成的速率。这提供了一种可能性，即小距离的长GRB可能不是由大质量恒星的坍缩产生的，而是由中子星等非常致密的天体聚变产生的。在美国国家航空航天局斯威夫特天文台客座研究员计划（第19周期）的支持下，Dainotti和她的同事们现在正努力通过一个交互式网络应用程序公开机器学习工具。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：