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2025-10-10
在观测到的最明亮的伽马射线爆发之一中,科学家探测到一颗名为GRB 230307A的中子星合并后产生了罕见的化学元素。研究人员利用各种望远镜,包括美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜,发现了碲等重化学元素的存在。这一发现为生命所必需的重元素的合成提供了见解,并挑战了之前关于伽马射线爆发持续时间的假设。未来的研究将集中在更深入地了解这些合并及其对宇宙的基本含义。
科学家们在伽马射线暴GRB 230307A中观察到罕见的化学元素,这是由中子星合并引起的。这一发现挑战了目前对伽马射线暴的理解,并提供了对宇宙元素组成的见解。
天文学家在有史以来第二亮的伽马射线爆发中观察到稀有化学元素的产生,这为重元素的形成提供了新的线索。
研究人员检查了异常明亮的伽马射线暴GRB 230307A,它是由中子星合并引起的。这次爆炸是由一系列地面和太空望远镜观测到的,包括美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜、费米伽玛射线太空望远镜和尼尔·格雷斯·斯威夫特天文台。
包括伯明翰大学专家在内的国际研究小组在10月25日的《自然》杂志上发表了他们的研究结果,透露他们在爆炸后发现了重化学元素碲。
其他元素,如维持地球生命所必需的碘和钍,也可能在爆炸中喷射出的物质中,也被称为千新星。
一组科学家使用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜观测到一个异常明亮的伽马射线爆发,GRB 230307A,以及与之相关的千新星。千新星——一种由中子星与黑洞或另一颗中子星合并而产生的爆炸——极为罕见,因此很难观察到这些事件。韦伯望远镜高度敏感的红外能力帮助科学家确定了产生千新星的两颗中子星的家庭住址。这张来自韦伯的NIRCam(近红外相机)仪器的图像突出了GRB 230307A的千新星和它的前家园星系在其他星系和前景恒星的本地环境中。这些中子星被踢出了它们的母星系,并行进了大约12万光年的距离,大约是银河系的直径,在几亿年后最终合并。来源:NASA, ESA, CSA, STScI, Andrew Levan (IMAPP, Warw)
伯明翰大学天文学助理教授本·冈珀茨博士是这项研究的合著者,他解释说:“伽马射线爆发来自于几乎以光速行进的强大喷流——在这种情况下,是由两颗中子星之间的碰撞驱动的。这些恒星花了几十亿年的时间相互旋转,然后碰撞产生了我们今年3月观测到的伽马射线爆发。合并的地点大约是银河系的长度(大约12万光年),在它们的母星系之外,这意味着它们一定是一起发射出来的。”
Gompertz解释说:“碰撞的中子星提供了合成重元素所需的条件,这些新元素的放射性发光为我们在爆炸消退时探测到的千新星提供了动力。千新星非常罕见,很难观察和研究,这就是为什么这一发现如此令人兴奋的原因。”
GRB 230307A是迄今为止观测到的最亮的伽马射线爆发之一,比整个银河系加起来还要亮100多万倍。这是第二次在中子星合并后使用光谱观测检测到单个重元素,为了解这些生命所需的重要组成部分是如何形成的提供了宝贵的见解。
该研究的主要作者、荷兰内梅亨大学天体物理学教授安德鲁·莱万说:“在德米特里·门捷列夫写下元素周期表150多年后,多亏了詹姆斯·韦伯望远镜,我们现在终于能够开始填补那些最后的空白,了解一切是如何形成的。”
GRB 230307A持续了200秒,这意味着它被归类为长时间的伽马射线爆发。这是不寻常的,因为持续不到两秒的短伽马射线爆发更常见的是由中子星合并引起的。像这样的长伽马射线暴通常是由大质量恒星的爆炸死亡引起的。
研究人员现在正在寻求更多地了解这些中子星合并是如何工作的,以及它们是如何为这些产生巨大元素的爆炸提供动力的。
该研究的合著者、伯明翰大学博士后研究员萨曼莎·奥茨博士(现为兰开斯特大学讲师)说:“就在几年前,像这样的发现是不可能的,但多亏了詹姆斯·韦伯太空望远镜,我们可以细致地观察到这些合并。”
Gompertz博士总结道:“直到最近,我们才认为合并能够为伽马射线爆发提供超过两秒钟的能量。我们的下一项工作是找到更多这种长期存在的合并,并更好地了解是什么驱动了它们——以及是否正在创造更重的元素。这一发现为我们对宇宙及其运作方式的革命性理解打开了大门。”
参考:作者:Andrew Levan、Benjamin P. Gompertz、Om Sharan Salafia、Mattia Bulla、Eric Burns、Kenta Hotokezaka、Luca Izzo、Gavin P. Lamb、Daniele B. Malesani、Samantha R. Oates、Maria Edvige Ravasio、Alicia Rouco Escorial、Benjamin Schneider、Nikhil Sarin、Steve Schulze、Nial R. Tanvir、Kendall Ackley、Gemma Anderson、Gabriel B. Brammer、Lise Christensen、Vikram S. Dhillon、Phil a . Evans、Michael Fausnaugh、fwen -fai FongAndrew S. Fruchter、Chris Fryer、Johan P. U. Fynbo、Nicola Gaspari、Kasper E. Heintz、Jens Hjorth、Jamie A. Kennea、Mark R. Kennedy、Tanmoy Laskar、Giorgos Leloudas、Ilya Mandel、Antonio Martin-Carrillo、Brian D. Metzger、Matt Nicholl、Anya Nugent、Jesse T. Palmerio、Giovanna Pugliese、Jillian Rastinejad、Lauren Rhodes、Andrea Rossi、Andrea Saccardi、Stephen J. Smartt、Heloise F. Stevance、Aaron Tohuvavohu、Alexander van der Horst、Susanna D. Vergani、Darach Watson、Thomas Barclay、Kornpob Bhirombhakdi, elm
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