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

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

天文学家通过分析引力波揭开中子星合并的热能秘密

天文学家通过分析引力波揭开中子星合并的热能秘密当两颗中子星相互绕行时，它们会在时空中释放出称为引力波的涟漪。这些涟漪会消耗轨道的能量，直到两颗恒星最终相撞并合并成一个天体。科学家们利用超级计算机模拟探索了不同核物质模型的行为如何影响这些合并后释放的引力波。他们发现，残余物的温度与这些引力波的频率之间存在很强的相关性。下一代探测器将能够区分这些模型。中子星合并后约5毫秒，从上往下看，两种不同模拟中子星合并（上、下）的密度（右）和温度（左）对比图。资料来源：宾夕法尼亚州立大学雅各布-菲尔兹（JacobFields）。科学家利用中子星作为实验室，在地球上无法探测的条件下研究核物质。他们利用目前的引力波探测器来观测中子星合并，了解超密集冷物质的行为方式。然而，这些探测器无法测量恒星合并后的信号。这个信号包含了热核物质的信息。未来的探测器将对这些信号更加敏感。由于它们还能区分不同的模型，这项研究的结果表明，未来的探测器将帮助科学家们建立更好的热核物质模型。这项研究使用THC_M1对中子星合并进行了研究。THC_M1是一种模拟中子星合并的计算机代码，它考虑到了恒星强大引力场造成的时空弯曲以及致密物质中的中微子过程。研究人员通过改变状态方程中的比热容来测试热效应对合并的影响，比热容用于测量中子星物质温度上升一度所需的能量。为了确保结果的稳健性，研究人员以两种分辨率进行了模拟。他们用更近似的中微子处理方法重复了更高分辨率的运行。参考文献《双中子星合并中的热效应》，作者：JacobFields、AviralPrakash、MatteoBreschi、DavidRadice、SebastianoBernuzzi和AndrédaSilvaSchneider，2023年7月31日，《天体物理学杂志通讯》。DOI:10.3847/2041-8213/ace5b2《低三动量传递时中子-碳相互作用中核效应的识别》，2016年2月17日前，《物理评论快报》。DOI:10.1103/PhysRevLett.116.071802这项工作使用了宾夕法尼亚州立大学国家能源研究科学计算中心、匹兹堡超级计算中心和计算与数据科学研究所提供的计算资源。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1404551.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1404551.htm

我国天文学家利用郭守敬望远镜发现一颗宁静态中子星

我国天文学家利用郭守敬望远镜发现一颗宁静态中子星记者从中国科学院国家天文台获悉，基于国家重大科技基础设施郭守敬望远镜（LAMOST）时域巡天数据，LAMOST黑洞猎手计划研究团队发现了一颗距离地球大约1037光年、处于双星系统中的宁静态中子星。北京时间9月23日凌晨，国际科学期刊《自然·天文》发布了这项重要发现。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1319913.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1319913.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

天文学家发现前所未见的摧毁恒星的方法

天文学家发现前所未见的摧毁恒星的方法恒星死亡的本质宇宙中的恒星通常以可预测的方式结束自己的生命，这取决于它们的质量。像太阳这样质量相对较低的恒星在衰老过程中会脱落外层，最终褪色成为白矮星。质量更大的恒星燃烧得更旺盛，在超新星大爆炸中死亡得更快，会产生中子星和黑洞这样的超密集天体。如果两颗这样的恒星残骸形成双星系统，它们最终也会发生碰撞。然而，新的研究指出了一种假想已久但从未见过的第四种选择。这幅艺术家印象图展示了天文学家是如何利用由美国国家科学基金会NOIRLab负责操作的双子座南望远镜来研究强大的伽马射线暴（GRB）的，他们可能发现了一种前所未见的摧毁恒星的方法。与大多数由大质量恒星爆炸或中子星偶然合并引起的GRB不同，天文学家得出的结论是，这个GRB是由恒星或恒星残骸在一个古老星系核心的超大质量黑洞周围的拥挤环境中碰撞产生的。揭开新发现的面纱在寻找长持续伽玛射线暴（GRB）的起源时，天文学家利用智利的双子座南望远镜（由美国国家科学基金会NOIRLab运营的国际双子座天文台的一部分）、北欧光学望远镜和NASA/ESA哈勃太空望远镜，发现了恒星或恒星残余物在一个古老星系的超大质量黑洞附近的混乱而密集的区域中发生类似拆迁的碰撞的证据。荷兰拉德布德大学天文学家、《自然-天文学》（NatureAstronomy）杂志上一篇论文的第一作者安德鲁-莱万（AndrewLevan）说："这些新结果表明，恒星可能会在宇宙中一些密度最大的区域遭遇灭顶之灾，在那里它们可能会被驱动发生碰撞。这对于了解恒星是如何死亡的，以及回答其他问题都是令人兴奋的，比如有哪些意想不到的来源可能会产生引力波，而我们可以在地球上探测到这些引力波。"观测证据和发现远古星系早已过了恒星形成的鼎盛时期，即使有巨型恒星，也所剩无几，而巨型恒星正是长GRB的主要来源。然而，它们的内核却充斥着恒星和各种超密集恒星残骸，如白矮星、中子星和黑洞。天文学家长期以来一直怀疑，在围绕着超大质量黑洞的汹涌蜂窝中，两个恒星天体迟早会发生碰撞，从而产生GRB。然而，这种合并的证据一直难以捉摸。天文学家利用由美国国家科学基金会NOIRLab运营的国际双子座天文台研究一个强大的伽马射线暴（GRB）时，可能观测到了一种前所未见的摧毁恒星的方式。与大多数由大质量恒星爆炸或中子星偶然合并引起的伽玛射线暴不同，天文学家得出的结论是，这个伽玛射线暴是由恒星或恒星残骸在一个古老星系核心的超大质量黑洞周围的拥挤环境中碰撞产生的。资料来源：国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/M.Garlick/M.扎马尼2019年10月19日，美国宇航局尼尔-盖尔斯-斯威夫特天文台（NeilGehrelsSwiftObservatory）探测到了一道持续一分多钟的明亮伽马射线闪光，这是此类事件发生的第一个蛛丝马迹。任何持续时间超过两秒的伽玛射线暴都被认为是"长脉冲"。这种爆发通常来自超新星的死亡，其质量至少是太阳质量的10倍--但并非总是如此。研究人员随后利用"双子座南"对GRB逐渐消失的余辉进行了长期观测，以进一步了解其起源。通过观测，天文学家们将GRB的位置精确定位在距离一个古老星系的核心不到100光年的区域，这使得它非常靠近该星系的超大质量黑洞。研究人员还没有发现相应超新星的证据，而超新星会在双子座南研究的光线上留下印记。洞察GRB的起源莱万说："我们的后续观测告诉我们，这次爆发并不是一颗大质量恒星的坍缩，而很可能是由两个紧凑的天体合并引起的。通过把它的位置精确定位到先前确定的一个古老星系的中心，我们首次获得了恒星走向灭亡的新途径的诱人证据。"双子座南望远镜是由美国国家科学基金会NOIRLab运营的国际双子座天文台的一半，从一个令人眩晕的高度可以看到双子座南望远镜的全部规模和偏远程度。双子座南望远镜位于海拔2715米（8900英尺）的CerroPachón山上，得益于当地稳定的大气条件。在背景中绵延的智利安第斯山脉之上，几乎可以感受到干燥的空气，这种空气可以减轻望远镜的"视力"。这张照片还拍摄到望远镜的8米镜面透过穹顶结构探出头来，这在白天是很不寻常的。图片来源：国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/T.Matsopoulos在正常的星系环境中，中子星和黑洞等恒星残骸碰撞产生的长GRB被认为是非常罕见的。然而，远古星系的内核并不正常，可能有一百万甚至更多的恒星挤在一个只有几光年宽的区域里。这种极高的恒星群密度可能足以导致偶尔发生的恒星碰撞，尤其是在超大质量黑洞的巨大引力影响下，它会扰乱恒星的运动，使它们向随机方向飞去。最终，这些不听话的恒星会相交合并，引发巨大的爆炸，在遥远的宇宙空间都能观测到。这种事件有可能在宇宙中类似的拥挤区域经常发生，但直到现在才被人们注意到。它们之所以不为人知，一个可能的原因是星系中心充满了尘埃和气体，这可能会遮挡住GRB的初始闪光和由此产生的余辉。这次被确认为GRB191019A的GRB可能是一个罕见的例外，它让天文学家能够探测到这一爆发并研究其余辉。未来研究和影响研究人员希望发现更多有关这些事件的信息。他们希望能将GRB探测与相应的引力波探测相匹配，这将揭示更多关于这些事件的真实性质，并确认它们的起源，即使是在最阴暗的环境中。维拉-C-鲁宾天文台（VeraC.RubinObservatory）将于2025年投入使用，它在这类研究中将发挥不可估量的作用。莱万说："研究像这样的伽马射线暴是一个很好的例子，它说明了从探测伽马射线暴，到用双子座这样的望远镜发现余辉和距离，再到用整个电磁波谱的观测结果对事件进行详细分析，许多设施的合作确实推动了这一领域的发展。"国家科学基金会国际双子座天文台项目主任马丁-斯蒂尔（MartinStill）说："这些观测为双子座的丰富遗产增添了新的内容，加深了我们对恒星演化的理解。"这些时间敏感性观测证明了双子座天文台的灵活运作和对宇宙中遥远的动态事件的敏感性。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1379599.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1379599.htm