世界上最大的射电望远镜捕捉到激烈的星体合并的灿烂余辉

2022年08月04日 08:10 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据CNET报道,周三,天文学家向我们展示了一段神秘的视频:在黑暗的背景上,有许多青绿色的“污迹”在不断地演变。但就在这段视频的中心,有一个“污迹”与其他“污迹”不同:它是最亮的,而且每一帧都在增强。你所看到的证明,大约200亿年前,一颗超强的中子星与一颗较弱的恒星相撞,产生了一个爆炸性的、短暂的伽玛射线暴,在宇宙中激起了引力波,并使周围空间弥漫着强烈的余辉。

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这是一次令人震惊的合并,发生时宇宙的年龄仅为目前的40%,而天文学家对其事件的非凡看法是由世界上最大的射电望远镜--位于智利的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列(ALMA)提供的。

更确切地说,ALMA是由分布在高海拔的智利安第斯山脉上的66台射电望远镜组成的。它们一起工作,为我们带来关于我们宇宙“暴力”一面的数据。

美国西北大学的天文学家和ALMA项目的主要研究人员方文辉(音译)在一份声明中说:“短距离爆发的余辉非常难得,所以能捕捉到这个事件如此明亮的光芒是非常壮观的。这一令人惊讶的发现开辟了一个新的研究领域,因为它促使我们在未来用ALMA和其他望远镜阵列观察更多这样的情况。”

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方文辉和其他研究人员的发现细节很快将发表在即将出版的《天体物理学杂志通讯》上。现在,可以在arXiv上查看预印本。

一种难以理解的自然力量

短暂的伽玛射线暴,像这个被正式称为GRB 211106A的,是科学界已知的一些最强烈的、令人费解的强烈爆炸。但是,与寿命较长的爆炸相比,由于它们转瞬即逝的性质,它们仍然是一个谜,直到2005年,美国宇航局的尼尔·盖尔斯·斯威夫特天文台首次收集到关于一个爆炸的数据。

在几秒钟内,这些宇宙喷发的能量可以比我们的太阳在其整个生命中所发出的能量还要多。尽管这样的极端情况对它们来说是有意义的,因为这些现象来自于至少有一颗中子星的双星碰撞,这是一个超密集的气体球,其引力之大甚至可以与黑洞相媲美。

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“这些合并的发生是因为引力波辐射从双星的轨道上移走了能量,导致恒星向对方螺旋式上升,”该研究的主要作者、拉德堡大学的天文学家Tanmoy Laskar在一份声明中说。“由此产生的爆炸伴随着以接近光速运动的喷流。当这些喷流之一对准地球时,我们观察到伽玛射线辐射的短脉冲或短GRB。”

这就是我们在最近的爆发的记录中看到的生动的绿色闪光。

ALMA的专长

研究小组利用ALMA来定位这个特殊的爆发,这标志着这样一个事件首次在毫米波段被捕捉到,而这正是智利的望远镜的专长。

尽管美国宇航局的哈勃太空望远镜已经对这一戏剧性的碰撞进行了研究,但它只是在光学和红外光波长的幌子下被看到。通过这些波长,哈勃基本上只能估计出这次合并发生在遥远的星系中的信息,但对随后的余辉却没有太多了解。即使该机构的开创性的詹姆斯·韦伯太空望远镜有一天开始执行调查GRB 21106A的任务,它也将被限制在红外光波长上,尽管光谱要宽得多。

另一方面,ALMA可以看到与哈勃的毫米波长不同的东西--它确实捕捉到了GRB 21106A的余辉。而在经过一些考虑之后,新的研究小组认识到,这个短伽玛射线暴的余辉是有史以来所见过的最发光的余辉之一。

研究报告的合著者、西北大学的天文学家Rouco Escorial在一份声明中说:“GRB 211106A之所以如此特别,是因为它不仅是我们在这个波长下探测到的第一个短GRB,而且,由于毫米和无线电探测,我们可以测量喷流的开启角度。”

下一步,这种信息可能被证明对推断我们宇宙中这种GRB的速率以及将它们与双中子星合并甚至黑洞合并的速率进行比较至关重要。

方文辉说:“ALMA在毫米波段的能力方面打破了竞争环境,使我们第一次能够在这种类型的光线下看到微弱的动态宇宙。在对短GRB进行了十年的观测之后,见证了使用这些新技术来解开来自宇宙的惊喜礼物的力量,这确实令人惊讶。”

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