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SN2023ixf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（Messier101）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SN2023ixf，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SN2023ixf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（UniversityofInnsbruck）期间发表，将刊登在未来出版的《天文学与天体物理学》（AstronomyandAstrophysics）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（FredLawrenceWhippleObservatory）的48英寸望远镜在2023年6月捕捉到了这张风车星系（Messier101）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/SebastianGomez(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SN2023ixf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（MatthieuRenaud）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SN2023ixf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：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427911.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427911.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

有史以来捕获的最亮的伽马射线暴继续令科学家感到困惑

有史以来捕获的最亮的伽马射线暴继续令科学家感到困惑尽管科学家们对我们所探测到的最亮的伽马射线暴感到非常兴奋和震惊，但自10月发现以来，它一直令科学家们感到困惑。这种持续的惊奇和困惑背后的主要原因是，当观察信号中的无线电波长时，它们与科学家预期的模型不一致。我们探测到的明亮的伽马射线暴在演化过程中没有经历能量的快速跳跃，而是显示出非常平稳的演化，能量的喷射随着时间的推移相对演化。这与我们对这类事件的预期有巨大的变化，它让科学家们开始挖掘答案。更耐人寻味的是，科学家们也不确定这里的明亮伽马射线暴是否遵循了我们在其他地方所期望的传统模式。通常情况下，当像这样的GRB发生时，超新星会紧随其后。毕竟，GRB本质上是一个垂死的恒星的所有剩余物质的搅动，创造了我们在观察它们时看到的能量喷流。美国宇航局拍摄的宇宙爆炸，这个由费米大面积望远镜数据构建的序列显示了以GRB221009A的位置为中心的伽马射线的天空：NASA/DOE/FermiLAT合作组织但是在这种情况下，目前还不清楚这个超级明亮的伽马射线暴在被观测到之后是否曾经经历过超新星阶段，这只会让科学家们更加困惑。最终，科学家们对这个爆发在几天、几周甚至几个月后应该是什么样子有了一个想法--但是实际的爆发本身与这些模型完全不一致。不幸的是，目前还不清楚这到底意味着什么，但它给科学家们带来了一个迷人的谜团。一项关于围绕我们所检测到的最亮的伽马射线暴的最新发现的研究为此发表在《天体物理学杂志通讯》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1352407.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1352407.htm

探索宇宙极限：史上最亮伽玛射线暴的异常喷流结构

探索宇宙极限：史上最亮伽玛射线暴的异常喷流结构天文学家认为，GRB221009A代表着一颗正在坍缩的恒星的心脏中诞生了一个新的黑洞。在这幅图中，黑洞驱动着强大的粒子喷流以接近光速的速度飞行。这些喷流穿透恒星，发出X射线和伽马射线，流向太空。图片来源：NASA/Swift/CruzdeWilde当天文学家在2022年10月9日探测到名为GRB221009A的伽马射线暴时，他们称其为"BOAT"，即有史以来最亮的伽马射线暴。现在，在其首次爆发数月之后，研究GRB221009A的科学家描述了爆炸期间喷射出的物质的不寻常结构，这或许可以解释GRB221009A的极端性质，以及为什么其余辉在事件发生后如此长的时间内仍然可见。乔治-华盛顿大学（GW）和合作机构的研究人员最近在《科学进展》（ScienceAdvances）杂志上发表了他们的发现。伽马射线暴是宇宙中最剧烈、能量最大的爆炸，在短短几秒钟内释放的能量相当于太阳一生产生的能量。据科学家称，GRB221009A是一颗大质量恒星坍缩成黑洞的结果。研究小组通过研究10月份伽马射线暴的大量多波长数据发现，GRB221009A的喷流呈现出窄核宽翼的特点。这与其他灾难性事件产生的伽马射线暴中的喷流类型不同，或许可以解释为什么科学家在GRB221009A爆炸后的几个月里一直能看到它的多波长辉光。与研究报告的主要作者、乔治-华盛顿大学研究生布兰登-奥康纳（BrendanO'Connor）一起了解有关GRB的更多信息以及研究GRB的重要性。资料来源：乔治华盛顿大学"GRB221009A代表着我们对伽马射线暴的理解向前迈进了一大步，它证明了最极端的爆炸并不符合人们对普通伽马射线暴所假设的标准物理学，"GW研究生、研究的主要作者布伦丹-奥康纳（BrendanO'Connor）说。奥康纳领导的研究小组去年10月使用智利双子座南望远镜观测了这一事件。"GRB221009A可能相当于长GRB的罗塞塔石碑，迫使我们修改关于大质量恒星坍缩过程中如何形成相对论性流出的标准理论。"这些发现将推动未来对伽马射线暴的研究，并促使科学家开发伽马射线暴喷流结构的模拟。"长期以来，我们一直认为喷流的形状就像冰淇淋甜筒，"GW大学物理学副教授、该研究合著者亚历山大-范德霍斯特（AlexandervanderHorst）说。"然而，近年来发生的一些伽马射线暴，尤其是本文介绍的工作表明，我们需要更复杂的模型和对伽马射线暴喷流的详细计算机模拟。"这项题为"结构化喷流解释了极端伽马射线暴221009A"的研究发表在《科学进展》（ScienceAdvances）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1378569.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1378569.htm

超越可见光 天文学家揭开伽马射线暴的秘密

超越可见光天文学家揭开伽马射线暴的秘密质量超过太阳十倍的恒星会发生大爆炸，变成黑洞，并伴随着可通过太空望远镜探测到的短暂而不可预测的伽马射线暴。对这些爆发及其相关光学辐射的详细研究，如2021年的GRB210619B所见，为了解这些恒星爆炸的运作及其产生的条件提供了宝贵的数据。当恒星的质量超过太阳质量的10倍时，这种情况就会导致内核收缩，外壳爆炸性破裂。这将导致银河系规模的超强爆炸。质量最大的恒星就是这样变成黑洞的。这些爆炸伴随着强烈的伽玛射线暴--一种光子流，其能量比我们熟悉的可见光量子大几百万倍。伽马射线暴是一个极其短暂的事件，持续时间从几分之一秒到几百秒不等，而且无法预测。我们无法预测伽马射线暴在天空中的准确位置和准确时间。此外，由于地球大气层会阻挡伽马射线辐射，伽马射线暴只能通过太空望远镜探测到。伽马射线暴从20世纪60年代末开始被记录。多年来，科学家们只记录到人眼看不到的伽马射线辐射。然而，有人认为这些伽马射线暴可能伴随着从地球上可以观测到的光学辐射。事实上，1999年1月23日首次观测到了这种辐射。为了能够快速探测到光学辐射，科学家们开发了机器人望远镜，能够直接从爆发地点收集实时数据。2021年6月20日，位于捷克共和国和西班牙的望远镜以及位于北高加索地区、由喀山联邦大学拥有的俄罗斯Mini-MegaTORTORA系统观测到了GRB210619B，这是迄今为止记录到的最强大的伽马射线暴之一。这些望远镜在伽马射线闪光28秒后开始记录发光余辉。通过三台望远镜同时获取的数据，可以重建光曲线的整体形状、不同时间的光学光谱斜率以及光学辐射的早期多波段演变。"我们很幸运。首先，我们观测到了相当明亮的余辉。其次，我们通过频繁捕捉图像，以高时间分辨率观测到了余辉。第三，我们获得了有关光辐射光谱的信息。在Mini-MegaTORTORA系统中，我们可以同时使用一组光学滤光片进行观测，包括蓝色和可见光（黄绿色）。换句话说，我们不仅测量了整体亮度，还测量了特定单色显示的亮度。"这项研究的合著者、HSE物理系副教授AntonBiryukov说："这是一个罕见的、几乎独一无二的案例。"有了包括光学范围在内的各种波段辐射的详细数据，就有可能确定与光学辐射起源区域的伽马射线暴相关介质的物理参数。"研究小组获得的大量数据集使我们能够研究伽马射线暴现象的内部运作。科学家解释说："这就好比用外科手术解剖伽马射线暴，窥探其内部机制：检查运动中的粒子、粒子的能量水平、周围介质的密度以及相关磁场的特征。"研究报告的作者得出结论，在伽马射线暴期间观测到的发光现象是由高能带电粒子的运动引起的，这些粒子在以强大磁场为特征的稀薄介质中表现出几乎与光速无异的速度。"伽马射线暴就像来自早期宇宙的信标。我们在几十亿光年的距离上记录这些现象。"比留科夫解释说："这些罕见的来源让我们有机会了解数十亿年前恒星的运行情况以及它们的存在是如何结束的，探索包裹它们的星际环境，比如星际气体的成分和数量，以及它们是如何与恒星喷出物相互作用的。"但是，研究伽马射线暴不仅能扩大我们对最大规模遥远恒星的了解。从基础物理学的角度来看，伽马射线暴是一个天然的物理实验室，它展现了可以想象到的最极端的条件，包括超高的能量、速度、密度和引力。正是在这些状态下，科学家们可以检验人类现有的物理理论。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1374493.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1374493.htm

地球被有记录以来最亮的伽马射线暴击中 堪称万年一遇的事件

地球被有记录以来最亮的伽马射线暴击中堪称万年一遇的事件伽马射线暴是科学界有时遇到的奇怪的惊喜之一。为了帮助执行1963年的部分核武禁试条约，美国发射了一系列Vela卫星，旨在探测地球表面或大气层中的核爆炸。1967年，当Vela3和4探测到不是来自地球而是来自外太空的伽马射线爆发时，惊喜出现了。从那时起，伽玛射线暴获得了大量的科学关注，因为产生伽玛射线暴的高能量事件为宇宙的本质提供了线索。根据美国宇航局，2022年10月8日，当深空探测器旅行者1号的仪器检测到高能粒子的突然跳跃时，有史以来最明亮的伽马射线暴飞过它，在30小时后扫过内部系统，使许多天基传感器失明，因为它们的操作极限被压倒了10小时，这就是万年一遇事件接近我们太阳系的第一个迹象。伽马射线暴示意图美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜、尼尔-盖尔斯-斯威夫特天文台和其他机构的研究结果表明，被命名为GRB221009A的暴发源来自19亿年前射手座的一个点，距离25亿光年。这个爆发不仅比以前的任何东西都要亮70倍，而且还跨越了从无线电到伽马射线的15个等级的电磁波谱。不幸的是，尽管GRB221009A的源头已经被确定，但它被证明是在一条直线上，直接穿过我们银河系的中心线，这意味着它被数万光年的气体和尘埃所遮挡。这使得人们无法直接观察到这个源头，但是与爆发有关的无线电波已经穿透，并可能在未来的几十年里保持可见的余辉。与其他爆发体相比，GRB221009A的伽马射线亮度最有可能产生该爆发的机制是一个黑洞的诞生，因为一颗超大质量恒星的核心在其生命的最后阶段向自身坍缩，导致了超新星的出现，并留下了一个奇点，在吸收其附近的物质时，以接近光速的速度产生一对狭窄的粒子喷射。这些射流产生的冲击波反过来又会产生伽马射线。由于这个爆发来自于如此接近的宇宙，它提供了一个独特的机会，以了解更多关于此类事件的余辉；爆发所经过的尘埃云，导致它们偏转可探测的X射线；以及黑洞的机制。这些发现发表在《天体物理学杂志通讯》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1353067.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1353067.htm