NASA对强大的宇宙爆炸的观测揭示了超重中子星的情况

NASA对强大的宇宙爆炸的观测揭示了超重中子星的情况马里兰大学学院公园分校（UMCP）和位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心的研究员CeciliaChirenti解释说："我们在NASA的NeilGehrelsSwift天文台、Fermi伽马射线太空望远镜和Compton伽马射线天文台探测到的700个短GRB中寻找这些信号，他在西雅图举行的美国天文学会第241次会议上介绍了这些发现。我们在康普顿于20世纪90年代初观测到的两个伽马射线暴中发现了这些伽马射线模式。"1月9日星期一，科学杂志《自然》上发表了一篇描述这些结果的论文，由Chirenti领导撰写。当一颗大质量恒星的核心耗尽燃料并崩溃时，就会形成中子星。过程中产生了的冲击波在超新星爆炸中吹走了恒星的其余部分。中子星通常将比我们的太阳更多的质量装入一个大约城市大小的球中，但是超过一定的质量，它们会坍缩成黑洞。康普顿数据和计算机模拟都显示，巨型中子星比已知的质量最大、测量最精确的中子星-J0740+6620多出20%，后者的质量几乎是太阳的2.1倍。超重中子星的体积也几乎是典型中子星的两倍，或者说是曼哈顿岛长度的两倍。宇航员在1991年4月从亚特兰蒂斯号航天飞机上部署康普顿伽马射线观测站时对其进行成像。资料来源：美国国家航空航天局/STS-37机组这些巨型中子星每分钟旋转近78000次--几乎是J1748-2446ad的两倍，后者是有记录以来最快的脉冲星。这种快速的旋转短暂地支持了这些天体的进一步坍缩，使它们能够存在短短的十分之几秒，之后它们继续形成黑洞，速度比眨眼还快。"我们知道短的GRB是在轨道上的中子星撞在一起时形成的，而且我们知道它们最终会坍缩成一个黑洞，但是对事件的确切顺序还不是很了解，"科尔-米勒说，他是UMCP的天文学教授，也是该论文的共同作者。"在某些时候，新生的黑洞会爆发出快速移动的粒子流，发出强烈的伽马射线闪光，这是能量最高的光的形式，我们想更多地了解它是如何发展的。"在这段动画中，一颗中子星（蓝色球体）在一个五颜六色的气体盘中心旋转，其中一些气体沿着磁场（蓝线）流动（蓝白弧线）到物体的表面。在这些系统的X射线中看到的准周期性振荡的一种解释是，在圆盘的内边缘附近形成了一个热点（白色椭圆形），它随着属性的变化而膨胀和收缩。由于这种不规则的轨道，热斑的发射在一定的频率范围内变化。资料来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心概念图像实验室短的GRB通常闪耀不到两秒钟，但释放的能量相当于我们银河系中所有恒星一年所释放的能量。它们可以在10亿光年之外被探测到。合并的中子星也会产生引力波，即时空的涟漪，可以被越来越多的地面观测站探测到。对这些合并的计算机模拟显示，当中子星凝聚时，引力波表现出频率的突然快速跳跃，频率超过1000赫兹。这些信号对于现有的引力波观测站来说，速度太快，也太微弱，无法探测。但是Chirenti和她的团队推断，类似的信号可能出现在短GRB的伽马射线发射中。天文学家称这些信号为准周期振荡，或简称为QPO。与音叉的稳定铃声不同，QPO可以由几个接近的频率组成，这些频率随时间变化或消散。伽马射线和引力波QPOs都起源于两颗中子星凝聚时的物质漩涡中。虽然在Swift和Fermi暴中没有出现伽玛射线QPO，但康普顿的暴发和瞬态源实验（BATSE）在1991年7月11日和1993年11月1日记录的两个短的GRB符合这一要求。BATSE仪器的较大面积使它在寻找这些微弱的模式方面占了上风--这种明显的闪烁显示了超大型中子星的存在。研究小组认为，这些信号仅靠偶然发生的几率加起来不到三分之一。"这些结果非常重要，因为它们为未来引力波观测站对超大型中子星的测量奠定了基础，"没有参与这项工作的华盛顿乔治华盛顿大学物理系主任ChryssaKouveliotou说。到2030年代，引力波探测器将对千赫兹频率敏感，对超大中子星的短暂生命提供新的见解。在此之前，敏感的伽马射线观测和计算机模拟仍然是探索它们的唯一可用工具。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1338831.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1338831.htm

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（JamesWebbSpaceTelescope）--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：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06759-1编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422941.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422941.htm

BOAT伽马射线的惊人能量被揭示出来

BOAT伽马射线的惊人能量被揭示出来伽马射线暴是在地球上看到的最亮的爆炸，关于它的来源有很多理论。一些人认为它们是由中子星碰撞引起的；另一些人则认为它们是由中子星和黑洞合并或大质量恒星坍缩成黑洞引起的。关于它们亮度的理论都集中在它们的余辉辐射上。快速运动的物质发生碰撞，产生冲击波，使电子加速，电子进一步碰撞，产生高能伽马射线。其结果就是探测到的最亮的爆炸。今年4月报道的伽马射线暴（GRB）实际上已被美国国家航空航天局证实于2022年10月9日撞击了地球，并起源于大约24亿光年之外。美国国家航空航天局称这是"万年一遇"的事件，并表示这很可能是由于一颗超大质量恒星向内坍缩时产生了一个黑洞，这种巨大的星系事件所产生的冲击波释放出了伽马射线。从技术上讲，这次爆发被称为GRB221009A，但人们对它更友好的称呼是"史上最亮"或BOAT。现在，中国大高空气流巡天观测站（LHAASO）的研究人员已经计算出了这些伽马射线所含的能量：13太电子伏特（TeV）。他们还说，坍缩释放出所有这些能量的天体是一颗恒星，比我们的太阳大20倍左右。最终的数字没有达到爆炸首次被观测到时预测的18太电子伏特，但这仍然是一个巨大的能量。电子伏特是电子在真空中加速时，在特定约束条件下所获得的动能的一种特殊测量方法。1太电子伏特等于1,012电子伏特。大多数GRB的加速度在0.5TeV范围内。而BOAT的13太电子伏特则更为惊人，它保持着地球上目睹的最大能量的GRB记录，也是首次探测到超过10太电子伏特的GRB。在宇宙GRB的竞争中，排名第二的是可能由中子星碰撞引起的GRB，它是在不到一个月前被报道的。研究小组表示，LHAASO能够测量到如此巨大的GRB能量，可能说明银河系空间可能比以前想象的更加透明。研究小组计划继续对BOAT进行研究，特别是为什么该事件的余辉持续时间比我们目前对GRB的理解所认为的要长很多。研究人员在《科学进展》（ScienceAdvances）杂志上发表的论文中介绍了他们的测量过程，并特别感谢了参与这项工作的团队。他们写道："我们要感谢在海拔4400米的LHAASO站点常年工作的所有工作人员，他们维护探测器，保持水循环系统、电力供应和实验的其他组件顺利运行。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1397797.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1397797.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

中子星碰撞事件GW170817帮助揭开暗物质之谜

中子星碰撞事件GW170817帮助揭开暗物质之谜两颗正在合并的中子星的艺术家插图。资料来源：NSF/LIGO/索诺玛州立大学/A.Simonnet类轴子粒子研究文理学院的物理学家布帕尔-德夫（BhupalDev）利用这次中子星合并的观测结果--天文学界将这一事件命名为GW170817--得出了关于类轴子粒子的新约束条件。这些假想粒子尚未被直接观测到，但它们出现在标准物理学模型的许多扩展中。轴子和类轴子粒子是构成科学家至今无法解释的宇宙中部分或全部"缺失"物质或暗物质的主要候选粒子。至少，这些相互作用微弱的粒子可以作为一种门户，将人类所知的可见部分与宇宙中未知的黑暗部分连接起来。《物理评论快报》（PhysicalReviewLetters）上这项研究的第一作者、该大学麦克唐纳空间科学中心（McDonnellCenterfortheSpaceSciences）的研究员德夫说："我们有充分的理由怀疑，超越标准模型的新物理学可能就潜伏在不远处。"中子星合并的启示当两颗中子星合并时，会在短时间内形成一个高温、高密度的残余物。德夫说，这个残余物是产生奇异粒子的理想温床。残余物会在一秒钟内变得比单个恒星热得多，然后根据初始质量的不同，沉淀为一颗更大的中子星或黑洞。在这幅动画中，注定要灭亡的中子星呼啸着走向灭亡，它代表了在GW170817发生九天后观测到的现象。图片来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心/CI实验室这些新粒子悄无声息地逃离了碰撞的碎片，在远离其源头的地方，可以衰变成已知的粒子，通常是光子。德夫和他的团队（包括华盛顿大学校友史蒂文-哈里斯（现为印第安纳大学NP3M研究员）以及让-弗朗索瓦-福尔廷、库弗-辛哈和张永超）发现，这些逃逸的粒子会产生独特的电磁信号，可以被美国宇航局的费米-LAT等伽马射线望远镜探测到。研究小组分析了这些电磁信号的光谱和时间信息，确定他们可以将这些信号与已知的天体物理背景区分开来。然后，他们利用费米-LAT关于GW170817的数据，推导出轴子-光子耦合作为轴子质量函数的新约束条件。这些天体物理约束与实验室实验（如轴子暗物质实验（ADMX））的约束相辅相成，后者探测的是轴子参数空间的不同区域。粒子物理学的未来前景未来，科学家们可以利用现有的伽马射线太空望远镜（如费米-LAT）或拟议中的伽马射线任务（如华盛顿大学领导的先进粒子-天体物理学望远镜（APT）），在中子星碰撞期间进行其他测量，帮助提高他们对类轴心粒子的理解。德夫说："中子星合并等极端天体物理环境为我们寻找轴子等暗部门粒子提供了新的机会之窗，轴子可能是了解宇宙中缺少的85%物质的关键。"编译自/scitechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1423415.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1423415.htm

一场长达两分钟的伽马射线爆发正在改变我们对GRB的认识

一场长达两分钟的伽马射线爆发正在改变我们对GRB的认识这个被称为GRB211211A的伽马射线暴在去年被探测到，这是大规模超新星的一个明显特征，天文学家称之为Kilanovas。爆发本身是惊人的，因为它持续了近两分钟。但是，使它如此引人入胜的并不是这个爆发的时间长度，而是它的来源让研究人员做了记录。根据一篇关于该爆发的新论文，研究人员认为它是由两颗中子星的合并引起的。但是合并的中子星被认为只产生短的伽马射线暴。因此，研究人员说，这个混合事件非常令人惊讶，可能会改变我们认为的关于伽马射线暴的所有整体认识。超新星经常导致伽马射线暴的发生，图为在一个遥远的星系中爆炸的超新星。图片来源/NASA/ESA/Hubble这些伽马射线暴本质上是发生在遥远星系的高能爆炸。它们可以持续几毫秒到几个小时，有些甚至是我们所见过的最亮的爆发，这些爆发中的第一个是由天文学家在20世纪60年代用Vela卫星观测到的。它们也被分成两种主要类型：短伽马射线暴和长伽马射线暴。短伽马射线暴可以持续不到两秒，而长伽马射线暴可以持续几分钟到几小时。这两种类型中的后者以前只被认为是在一颗大质量恒星变成超新星时发生的。但是当GRB211211A被探测到时，天文学家说他们知道它并不与超新星有关。相反，他们发现这是一个由两颗中子星合并引起的伽马射线暴，这是我们以前从未见过的。正是这种从未见过的行为，迫使天文学家改变他们对这些恒星爆发的整体看法。作为一个整体，这也提醒我们：认为我们对宇宙的一切了解都会随着我们的每一个新发现而发生巨大的变化。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334819.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1334819.htm