中子星碰撞产生“范式转换”巨大闪光

宇宙中一些最引人注目的事件是伽马射线暴(GRB),这种短暂的光脉冲非常明亮,可以在数十亿光年之外看到。研究人员将这些事件分为持续几秒的短 GRB 和持续长达一分钟的长 GRB。长期以来,研究人员认为所有长时间的伽马射线暴都是由大质量恒星坍缩造成的。但现在,新的研究表明,一些长伽玛暴可能是由两颗中子星合并造成的。

中子星是巨大恒星坍缩后留下的致密核心,是宇宙中密度最大的物体之一——仅次于黑洞。中子星的体积非常小,大约 6 英里宽,但质量却比整个太阳还大。因此,当两颗中子星碰撞并合并成各自时,结果是爆炸性的。两颗中子星的合并称为千新星,这是一种罕见的事件,会产生巨大的闪光,并且众所周知会产生短伽玛暴。

艺术家对两颗碰撞的中子星产生的千新星的印象。
这位艺术家的印象展示了两颗碰撞的中子星产生的千新星。在研究长伽马射线暴 (GRB) 的后果时,两个独立的天文学家小组使用太空和地球上的大量望远镜,包括夏威夷的双子座北望远镜和智利的双子座南望远镜,发现了千新星意想不到的特征,即中子星碰撞引发的巨大爆炸。 NOIRLab/NSF/AURA/J。达席尔瓦/太空引擎

但是,当两个科学家团队调查最近发现的一个持续 50 秒的 GRB,并将其很好地归入长 GRB 分类时,他们发现它不是由大质量恒星坍缩引起的,而是由中子星合并引起的。

西北大学的首席研究员 Jillian Rastinejad 在一份声明中说:“这次事件看起来不同于我们之前从长时间的伽马射线暴中看到的任何其他事件。” “它的伽马射线类似于大质量恒星坍缩产生的伽马射线。鉴于我们观察到的所有其他已确认的中子星合并都伴随着持续时间不到两秒的爆发,我们有充分的理由预计这个 50 秒的 GRB 是由一颗大质量恒星坍缩产生的。这一事件代表了伽马射线暴天文学的一个激动人心的范式转变。”

这意味着伽马射线暴的成因一定比以前想象的要复杂。如果中子星并合可以同时触发长伽玛暴和短伽玛暴,那么中子星或伽玛暴一定有什么尚待了解的地方。

“当你把两颗中子星放在一起时,那里的质量并不多,”共同作者 Wen-fai Fong 解释道。 “一点点质量积累,然后为持续时间非常短的爆发提供动力。在大质量恒星坍塌的情况下,传统上会产生更长的伽马射线爆发,因此供给时间更长。”

通过跟踪长伽玛暴和短伽玛暴的踪迹,该研究还可用于帮助寻找更多难以捉摸的千新星事件进行研究。

Rastinejad:“这一发现清楚地提醒我们,宇宙从未完全被弄清楚。” “天文学家常常想当然地认为,可以通过 GRB 的长度来确定 GRB 的起源,但这一发现向我们表明,关于这些惊人的事件,还有很多需要了解的地方。”

该研究发表在《自然》杂志上。


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