天文学家捕捉到来自超新星的伽马射线爆发

天文学家捕捉到来自超新星的伽马射线爆发

研究人员说,伽马射线爆发是宇宙中已知的最强大的爆炸类型,一个失败的例子表明,这些爆发可能并不总是像科学家们想象的那样运作,而且这些耀斑的版本可能非常短暂。

一次典型的伽马射线爆发在几毫秒到几分钟内释放的能量比太阳在其整个 100 亿年生命周期中预计释放的能量还要多。天文学家根据爆发持续时间长于还是短于两秒,将伽马射线暴分为长暴或短暴。先前的研究表明,短伽马射线爆发是由两颗中子星合并引起的,中子星是由大质量恒星坍缩形成的异常密集的恒星尸体。相比之下,天文学家认为长时间的伽马射线爆发与称为超新星的灾难性爆炸有关,超新星爆发是由巨星内爆引起的。

现在,科学家们发现了一种短伽马射线暴,其形成方式与通常认为的长伽马射线暴相同,源自一颗巨星的消亡。“垂死的恒星也会产生极短的伽马射线暴,”马里兰大学和美国宇航局马里兰州戈达德太空飞行中心的天体物理学博士生、新发现的伽马射线暴余辉研究的主要作者托马斯·阿胡马达告诉太空。

科学家们专注于被称为 GRB 200826A 的伽马射线暴,它起源于距离仙女座约 66 亿光年的一个星系。爆炸仅持续了 0.65 秒,尽管在膨胀的宇宙中传播了数亿年后,当美国宇航局的费米伽玛射线太空望远镜于 2020 年 8 月 26 日探测到该信号时,该信号已延长至约 1 秒。

其他航天器也发现了这次爆发:美国宇航局的风任务,它绕地球和太阳之间的一个点运行,距离约 930,000 英里(150 万公里);美国宇航局的火星奥德赛号自 2001 年以来一直围绕这颗红色星球运行;以及欧洲航天局于 2002 年发射的 INTEGRAL 卫星。

当天文学家看到伽马射线爆发并决定跟进这一事件时,他们希望能找到两颗中子星碰撞的迹象。但这根本不是科学家们看到的。

科学家们使用夏威夷的 8.1 米双子座北望远镜,在去年夏天首次探测到伽马射线爆发后 28、45 和 80 天分析了伽马射线爆发的宿主星系。这些观察表明,在爆发的余辉消退后,它再次变亮。这种能量的上升来自于导致伽马射线爆发本身的内爆之后发生的超新星。

“数据和图像分析非常具有挑战性,因为我们需要将超新星的光与其宿主星系的光分开,”Ahumada 说。

Ahumada 解释说,这一发现“特别令人惊讶,因为这实际上不是我们要寻找的东西”。他和他的同事正在分析加利福尼亚帕洛玛天文台兹威基瞬变设施的数据,“以寻找被认为会产生短伽马射线爆发的双中子星合并。”

取而代之的是,科学家们发现了一颗大质量恒星坍塌后的爆炸会产生什么样的后果。“我们发现了一颗死去的恒星,”Ahumada 说。

南京大学的张斌斌表示,科学家们此前已经知道,一些来自内爆恒星的伽马射线暴可能表现为短伽马射线暴,但天文学家认为这是由于用于探测此类事件的仪器存在局限性。在中国和内华达大学拉斯维加斯分校,伽马射线数据研究的主要作者。“这次爆发很特别,因为它绝对是一次短时伽马射线爆发,但它的其他特性表明它起源于一颗坍缩的恒星,”张在美国宇航局的一份声明中说。

去年的探测是已知最短的由一颗内爆恒星死亡驱动的伽马射线爆发。研究人员认为,它和其他超新星驱动的伽马射线爆发看起来很短,因为从坍缩恒星的两极射出的伽马射线射流不足以完全突破恒星的外层。大多数其他坍缩恒星都有如此微弱的喷流,它们根本不会产生可探测的伽马射线爆发。

Ahumada 在一份声明中说:“我们认为这次事件实际上是一场失败,几乎没有发生过。” “即便如此,这次爆发所释放的能量是整个银河系在相同时间内释放的能量的 1400 万倍,使其成为有史以来能量最高的短时伽马射线爆发之一。”

这一发现可能有助于解开一个长期存在的谜团。尽管之前的研究将长伽马射线暴与超新星联系起来,但天文学家探测到的超新星比长伽马射线暴多得多。与超新星相关的短伽马射线暴的发现表明,一些超新星驱动的伽马射线暴可能伪装成以前认为由中子星合并产生的短伽马射线暴,因此没有被算作超新星那种。

在未来,找到更多像这样的短伽马射线爆发可以帮助探索这些爆炸的不同祖先,“因为我们并不完全确定这一事件是如何产生的,”Ahumada 说。

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