宇宙炼金术：韦伯望远镜首次窥见重元素碲的产生
宇宙炼金术：韦伯望远镜首次窥见重元素碲的产生研究人员利用各种望远镜观测到了一个明亮的伽马射线暴，揭示了中子星合并的过程，并探测到了稀有元素碲。这些发现源于千新星爆发，让人们对元素的产生有了更深入的了解，有望在未来有更先进的发现。由于詹姆斯-韦伯太空望远镜（JamesWebbSpaceTelescope）和一个高能事件的出现，天文学家现在离答案又近了一步：这是迄今为止探测到的第二亮的伽马射线暴，很可能是由两颗中子星合并引起的--它导致了一场被称为千新星的爆炸。利用韦伯望远镜惊人的灵敏度，科学家们首次从太空中捕捉到了千新星的中红外光谱，这标志着韦伯望远镜首次直接观察到了此类事件中的单个重元素。这幅由韦伯的近红外照相机（NIRCam）仪器拍摄的图像突出显示了GRB230307A的千新星和它的前宿主星系，以及它们所处的由其他星系和前景恒星组成的局域环境。这些中子星被踢出了它们的母星系，飞行了大约12万光年的距离，大约相当于银河系的直径，最终在几亿年后合并在一起。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、AndrewLevan（IMAPP、Warw）一个科学家小组利用多个太空和地面望远镜，包括美国宇航局的詹姆斯-韦伯太空望远镜、美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜和美国宇航局的尼尔-盖尔斯-斯威夫特天文台，观测到了一个异常明亮的伽马射线暴--GRB230307A，并确定了产生爆炸的中子星合并产生了这个伽马射线暴。韦伯还帮助科学家们在爆炸的余波中探测到了化学元素碲。元素周期表中与碲相近的其他元素--如地球上大部分生命所需的碘--也可能存在于千新星喷出的物质中。千新星是中子星与黑洞或另一颗中子星合并后产生的爆炸。这项研究的第一作者、荷兰拉德布德大学和英国华威大学的安德鲁-莱万（AndrewLevan）说："距离德米特里-门捷列夫（DmitriMendeleev）写下元素周期表仅有150多年的时间，现在我们终于可以开始填补这些最后的空白，了解万物是如何形成的。"这幅图表比较了詹姆斯-韦伯太空望远镜观测到的GRB230307A的千新星光谱数据和千新星模型。两者都显示在光谱中与碲相关的区域有一个明显的峰值，红色阴影区域。碲在地球上比铂还要稀有，韦伯望远镜对碲的探测标志着它首次直接观察到来自千新星的单个重元素。资料来源：NASA、ESA、CSA、JosephOlmsted（STScI）虽然中子星合并长期以来一直被理论认为是产生一些比铁重得多的稀有元素的理想"高压锅"，但天文学家之前在获取确凿证据时却遇到了一些障碍。千新星极为罕见，因此很难观测到这些事件。短伽玛射线暴（GRBs），传统上认为是那些持续时间少于两秒的伽玛射线暴，可能是这些不常发生的并合事件的副产品。(相比之下，长伽马射线暴可能会持续几分钟，通常与大质量恒星的爆炸性死亡有关）。GRB230307A的情况尤其引人注目。它是费米伽马射线太空望远镜在3月份首次探测到的，是50多年来观测到的第二亮的伽马射线暴，比费米观测到的典型伽马射线暴亮大约1000倍。它还持续了200秒，尽管起源不同，但仍被牢牢地归入了长持续伽马射线暴的类别。"这次爆裂属于长时间爆裂。它并不接近边界。但它似乎来自一颗正在合并的中子星，"论文合著者、路易斯安那州立大学费米小组成员埃里克-伯恩斯（EricBurns）补充说。Webb的NIRCam（近红外照相机）拍摄到的GRB230307A千新星和中子星的前宿主星系的图像，并配有罗盘箭头、比例尺和颜色键以供参考。向北和向东的罗盘箭头表示图像在天空中的方位。请注意，相对于地面地图上的方向箭头（从上往下看），天空中的北方和东方之间的关系（从下往上看）是颠倒的。刻度条以角秒为单位，角秒是天空中角度距离的量度。1弧秒等于1/3600弧度。(满月的角直径约为0.5度）天空中覆盖1弧秒的物体的实际大小取决于它与望远镜的距离。这幅图像显示的是不可见的近红外光波长，这些波长已被转换成可见光颜色。色键显示了采集光线时使用的NIRCam滤光片。每个滤光片名称的颜色就是用来表示通过该滤光片的红外光的可见光颜色。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、AndrewLevan（IMAPP、Warw）地面和太空中的许多望远镜通力合作，使得科学家们在首次探测到天体爆发时就能拼凑出有关这一事件的大量信息。这是卫星和望远镜如何合作见证宇宙变化的一个范例。在首次探测后，包括尼尔-盖尔斯-斯威夫特天文台在内的一系列来自地面和太空的密集观测开始行动，在天空中精确定位源，并跟踪其亮度的变化情况。这些伽马射线、X射线、光学、红外线和无线电观测结果表明，光学/红外线对应物很微弱，演化很快，而且变得非常红--这是千新星的特征。意大利INAF-布雷拉天文台的研究合著者OmSharanSalafia说："这种类型的爆炸非常迅速，爆炸中的物质也在迅速膨胀。随着整个云的膨胀，物质迅速冷却，其光的峰值在红外线中变得可见，并在几天到几周的时间尺度上变得更红。"在以后的时间里，从地面上研究这颗千新星是不可能的，但现在的条件对于韦伯的近红外相机（NIRCam）和近红外摄谱仪（NIRSpec）来说，却是观测这个动荡环境的绝佳条件。光谱中的宽线显示出物质是以高速喷射出来的，但有一个特征非常明显：碲发出的光，这种元素在地球上比铂还要稀有。韦伯望远镜高度敏感的红外功能帮助科学家们确定了产生千新星的两颗中子星的"老家"：距离合并地点约12万光年的一个螺旋星系。在事件发生之前，它们曾经是两颗普通的大质量恒星，在它们的母星系螺旋星系中形成了一个双星系统。由于双星之间存在引力束缚，两颗恒星分别在两个不同的场合被发射到了一起：其中一颗恒星以超新星的形式爆炸，变成了一颗中子星，而另一颗恒星也紧随其后。在这种情况下，尽管发生了两次爆炸颠簸，这两颗中子星仍然是一个双星系统，并被踢出了它们的母星系。这对中子星穿越了大约相当于银河系直径的距离，几亿年后才合并在一起。由于太空望远镜和地面望远镜以互补的方式研究宇宙变化的机会越来越多，科学家们预计未来会发现更多的千新星，例如，虽然韦伯望远镜能比以往任何时候都更深入地窥视太空，但美国宇航局即将推出的南希-格雷斯-罗曼太空望远镜的非凡视场将使天文学家能够侦察这些爆炸发生的地点和频率。英国伯明翰大学本-贡佩兹（BenGompertz）是这项研究的合著者之一。他表示："随着我们观测次数的增加，模型也会随之改进，光谱也会随时间发生更多变化。韦伯无疑为我们做更多的事情打开了大门，它的能力将彻底改变我们对宇宙的认识。"这些发现已发表在《自然》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1392633.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1392633.htm
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