巨大的宇宙爆炸後,金和鉑的來源之謎反倒加深

知新了了 2024-04-13 16:32:47

有史以來最亮的伽馬射線爆發來自一顆超新星,但神秘的是,它沒有顯示出重元素的迹象。

2022年10月,智利的雙子座南望遠鏡注意到了一道極其明亮的閃光。它很快被確定爲有史以來最亮的,因此它的綽號是:有史以來最明亮的(BOAT)。

現在,一組研究人員用韋伯太空望遠鏡檢查了這一事件,並得出結論,BOAT的原因是一顆超新星:一顆恒星爆炸而明亮的死亡。研究人員還尋找了像金和鉑這樣的重元素,但沒有發現它們的迹象,這使得它們的起源問題仍然像以前一樣懸而未決。該團隊的研究發表在今天的《自然天文學》上。

重元素是由中子星合並産生的 —— 至少其中一些是這樣。宇宙中的重物質太多了,這樣的恒星合並無法解釋它們的全部。西北大學的天文學家、該研究的主要作者彼得·布蘭查德(Peter Blanchard)在大學發布的一份報告中說,即使在雙星系統中的兩顆恒星爆炸後,留下了中子星的致密外殼,“這兩顆中子星可能需要數十億年的時間才能慢慢地越來越近,最終合並。”

布蘭查德補充說:“但是對非常古老的恒星的觀察表明,在大多數雙中子星有時間合並之前,宇宙的某些部分就富含重金屬。這爲我們指明了另一個渠道。”

伽馬射線暴有兩種類型:長時間和短時間。據美國宇航局稱,短爆發與恒星合並和黑洞形成有關,而較長的爆發與恒星死亡有關。BOAT堅定地站在後一陣營。

在探測到BOAT之後,研究小組故意等了幾個月才把韋伯望遠鏡轉向它。這是因爲爆炸太亮了,而且這種亮度持續了很長時間,所以他們需要等待爆炸逐漸消失,才能發現産生爆炸的超新星的任何迹象。

利用望遠鏡的近紅外光譜儀(NIRSpec),研究小組觀察了超新星中常見的元素。這個信號並不是特別亮,這表明産生有史以來最亮的伽馬射線爆發的超新星本身並不是最高的。

“這一事件特別令人興奮,因爲一些人假設像B.O.A.T.這樣的發光伽馬射線爆發可以産生很多像金和鉑這樣的重元素,”哈佛大學和哈佛&史密森天體物理中心的天體物理學家阿什利·維拉爾在發布會上說。如果他們是對的,B.O.A.T.應該是一座金礦。令人驚訝的是,我們沒有看到任何證據表明這些重元素存在。”

長伽馬射線暴是指持續時間超過兩秒的伽馬射線暴。據《科學新聞》報道,BOAT持續了驚人的10個小時。但如果我們從技術上講,BOAT實際上並不是BOAT。但根據路易斯安那州立大學天體物理學家埃裏克·伯恩斯(Eric Burns)的說法,這“可能是自人類文明開始以來發生的最明亮的X射線和伽馬射線能量爆發”,他是一項描述該信號的研究的合著者。

信號發出一年多後,一個科學合作組織確定,BOAT發射的伽馬射線能量高達13太電子伏 —— 與歐洲核子研究中心(CERN)的大型強子對撞機(Large Hadron Collider)第二次運行時的能量相同。

科學家們繼續篩選BOAT提供的大量數據。去年6月,一個研究小組報告了這次爆發的噴流結構,這可能會導致物理學家重新設計他們的噴流結構模型。盡管獲得了所有贊譽,但BOAT並不是有史以來在太空中看到的最大爆炸;這個頭銜屬于AT2021lwx,它是近80億年前一個遙遠黑洞及其周圍氣體雲的爆發。

當下一代天文台上線時,天文學家可能會看到更多像它這樣的爆炸 —— 以及像BOAT一樣的爆炸。其中最受關注的設施之一是位于智利阿塔卡馬沙漠的維拉魯賓天文台,它將使用一個32億像素的相機,每天晚上收集南部天空的數據。

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知新了了

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