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破纪录的伽马射线爆发可能是有史以来最强大的爆炸

2022-10-16 18:14     来源:科学 X 网络     X射线宇宙射线伽马射线

由于观察员和工作人员的快速反应,智利双子座南部的 GRB221009A 几乎同时进行了观测。该图像是 2022 年 10 月 14 日星期五早上使用两台仪器在 I、J、H、K 中拍摄的 4 次曝光的组合。图片来源:国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/B。O'Connor (UMD/GWU) & J. Rastinejad & W Fong (Northwestern Univ) Image processing: TA Rector (University of Alaska Anchorage/NSF's NOIRLab), M. Zamani & D. de Martin (NSF's NOIRLab)

2022 年 10 月 14 日今天凌晨,天文学家使用由 NSF 的 NOIRLab 运营的智利双子座南方望远镜观察到了有史以来最强大的爆炸之一伽马射线暴 GRB221009A 的空前后果。这一破纪录的事件于 2022 年 10 月 9 日首次由绕行 X 射线和伽马射线望远镜探测到,距离地球 24 亿光年,很可能是由产生黑洞的超新星爆炸引发的。

一场巨大的宇宙爆炸引发了世界各地天文学家的活动爆发,因为他们竞相研究有史以来最近且可能是最强大的伽马射线爆发 (GRB) 的后果。两个独立团队使用智利的双子座南方望远镜(由 NSF 的 NOIRLab 运营的国际双子座天文台的双子望远镜之一)刚刚发布的观测结果瞄准了爆炸的明亮发光残骸,这可能预示着一颗超新星诞生了黑洞。

GRB,被确定为 GRB 221009A,发生在大约 24 亿光年外的人马座方向。它于 10 月 9 日上午首次被 X 射线和伽马射线太空望远镜探测到,包括美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜、尼尔格勒斯斯威夫特天文台和 Wind 宇宙飞船。

随着这一发现的消息迅速传播,两个天文学家团队与双子座南部的工作人员密切合作,以获得对这一历史性爆炸余辉的最早可能的观测结果。

在 10 月 14 日星期五的清晨,由研究生 Brendan O'Connor(马里兰大学/乔治华盛顿大学)和 Jillian Rastinejad(西北大学)领导的两个独立观察小组进行了两次机会快速目标成像观察)。这些观察发生的时间只有几分钟。第一次观察使用了 FLAMINGOS-2 仪器,这是一种近红外成像光谱仪。另一项观察使用了双子座多目标光谱仪(GMOS)。

团队现在可以访问这两个数据集,以分析这一充满活力且不断发展的事件。

“异常长的 GRB 221009A 是有记录以来最亮的 GRB,它的余辉正在打破所有波长的所有记录,”奥康纳说。“因为这次爆发是如此明亮,而且也在附近,我们认为这是一个百年一遇的机会,可以解决一些关于这些爆炸的最基本问题,从黑洞的形成到暗物质模型的测试。”

由于观察者和工作人员的快速反应,再加上 Gemini Director 的自主时间和 Gemini 的DRAGONS “FIRE”(快速初始缩减引擎)等高效数据缩减软件的使用,在观测后很快就生成了这张图像。

“双子座基础设施和工作人员的敏捷性和响应能力是我们天文台的标志,并使我们的望远镜成为研究瞬态事件的天文学家的首选资源,”双子座首席科学家珍妮丝·李说。

已经通过美国宇航局伽马射线坐标网络与其他天文学家进行了通信,该网络的档案现在充满了来自世界各地的报告。天文学家认为它代表了一颗质量是我们太阳许多倍的恒星的坍缩,这反过来又发射了一颗极其强大的超新星,并在距离地球 24 亿光年的地方产生了一个黑洞。

“在我们的研究小组中,我们一直将这次爆发称为‘BOAT’,或有史以来最明亮的爆发,因为当你观察自 1990 年代以来伽马射线望远镜探测到的数千次爆发时,这个爆发与众不同”拉斯蒂内贾德说。“双子座的灵敏度和多样化的仪器套件将帮助我们观察 GRB221009A 的光学对应物,其时间比大多数地面望远镜所能观察到的要晚得多。这将帮助我们了解是什么让这次伽马射线爆发如此独特地明亮和充满活力。”

当黑洞形成时,它们会驱动强大的粒子射流,这些射流被加速到接近光速。然后这些喷流穿过祖星的残骸,在它们流入太空时发射 X 射线和伽马射线。如果这些喷流指向地球的大致方向,它们会被观测为 X 射线和伽马射线的明亮闪光。

另一个如此明亮的伽马射线爆发可能在几十年甚至几个世纪内都不会出现,而且情况仍在不断发展。值得注意的是其他关于地球电离层扰动影响来自 GRB221009A 事件的高能辐射的长波无线电传输的非同寻常的报告。科学家们还想知道,中国大型高空空气簇射天文台观测到的超高能 18 TeV(太电子伏)光子如何能够挑战我们对物理学的标准理解,并在他们 24 亿年的地球之旅中幸存下来。

由于它与地球相对接近,这一事件也是一个独特的机会,可以更好地了解比铁更重的元素的起源,以及它们是完全来自中子星合并还是来自引发 GRB 的坍缩恒星。

“双子座的观测将使我们能够充分利用这一附近的事件,并寻找在大质量恒星坍缩中形成和喷出的重元素的特征,”奥康纳说。



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