有史以来最强大的太空爆炸揭示了一个令人惊讶的转折

2022 年 10 月,监测太空爆炸天空的调查开始进行就像袜子里的青蛙.

原因是什么?24亿光年外的东西吐出最大的爆发有记录的伽马辐射。GRB 221009A赛事创下了纪录18 太电子伏特而且是如此强大震撼了地球的外层大气层.

该活动被昵称为 BOAT(有史以来最亮的人),我们后来确定是黑洞的诞生来自一颗大质量恒星的暴力死亡。

现在,对不断演化的光的新分析揭示了这次爆炸的复杂性,并发现,尽管它有伽马射线的愤怒,但BOAT实际上出奇地普通,这不是我们所期望的。

“它并不比以前的超新星更亮,”天体物理学家彼得·布兰查德说美国西北大学。

“在与能量较低的伽马射线暴(GRB)相关的其他超新星的背景下,它看起来相当正常。你可能会认为,同一颗坍缩的恒星会产生一颗非常有活力和明亮的GRB,也会产生一颗非常有活力和明亮的超新星。但事实证明,事实并非如此。我们有这个非常明亮的GRB,但却是一颗普通的超新星。

伽马射线暴是宇宙中最强大的爆炸。顾名思义,它们是伽马辐射的爆发——宇宙中最有能量的光——可以在 10 秒内爆发,其能量相当于太阳在 100 亿年内发出的能量。

我们知道至少有两个主要事件可以产生 GRB:形成黑洞当一颗大质量恒星变成超新星时,或者伴随超新星的超新星两颗中子星的合并.

产生伽马射线暴的新星也被认为是宇宙中重元素产生的原因。问题是,在恒星制造它们之前,重元素根本不存在。

恒星大多是由宇宙中丰富的氢气形成的,但它们将核心中的原子核粉碎在一起,产生更重的元素。这在铁中达到顶峰,因为铁原子的聚变吸收的能量多于产生的能量。

然而,比铁重的元素可以在巨大的宇宙爆炸的剧烈阵痛中形成。我们已经看到了!在之后中子星碰撞,科学家有斑点元素太重,无法通过核心融合形成.

艺术家对GRB 221009A的可视化,显示了从新形成的黑洞喷发的喷流。(Aaron M. Geller/西北大学/CIERA/IT 研究、计算和数据服务)

但是还有很多我们不知道的。如果我们能够缩小哪些爆炸最有可能产生这些元素的范围,我们将拥有一种新的工具,不仅可以了解宇宙是如何制造物质的,而且可以了解这种爆炸的普遍程度。

因此,布兰查德和他的同事们自然而然地想看看GRB 221009A,看看它发出的光中是否有重元素的特征。

但他们不得不等待。爆炸是如此明亮,以至于它基本上使我们的仪器失明.

“GRB是如此明亮,以至于在爆发后的最初几周和几个月内,它掩盖了任何潜在的超新星特征。布兰查德解释道.

“在这些时候,GRB所谓的余晖就像一辆汽车的前灯直奔你而来,让你看不到汽车本身。所以,我们不得不等待它显着褪色,让我们有机会看到这颗超新星。

直到我们第一次看到爆炸大约六个月后,研究人员才能够使用詹姆斯·韦伯太空望远镜观察红外波长的光。这就是他们能够确定超新星本身相对正常的方式。它之所以如此明亮,很可能是因为伽马射线暴的射流正好对准地球。

然后,研究人员将JWST数据与阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列的无线电观测相结合,以寻找与重元素存在一致的特定波长范围。然而,虽然他们发现了钙和氧等物质,这在超新星中是相当标准的,但没有重元素产生的迹象。

现在,中子星合并的速度不足以产生我们在宇宙中看到的重物质的数量。像GRB 221009A这样的巨型爆炸预计会是一个因素,但缺乏重元素表明我们错了。

因此,研究人员说,我们需要研究其他潜在的来源,看看我们是否能确定罪魁祸首。

“我们没有看到这些重元素的特征,这表明像BOAT这样极高能量的GRB不会产生这些元素,”布兰查德 说.

“这并不意味着所有的GRB都不会产生它们,但这是一个关键的信息,因为我们继续了解这些重元素的来源。JWST的未来观测将确定BOAT的'正常'表亲是否产生这些元素。

研究结果已发表在自然天文学.

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