史上第二亮的伽马射线爆发创造了生命所需的元素

拓牛李强

一组科学家使用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜观察到了异常明亮的伽马射线爆发，GRB 230307A及其相关的基洛诺瓦。基洛诺瓦——中子星与黑洞或另一颗中子星合并产生的爆炸——极其罕见，这使得观察这些事件非常困难。韦伯的高灵敏度红外能力帮助科学家们确定了创造基洛诺瓦的两颗中子星的家庭地址。鸣谢:美国航天局、欧空局、加空局、STScI、安德鲁·莱万(IMAPP、Warw)

（）据伯明翰大学：科学家们在有史以来第二亮的伽马射线爆发中观察到了稀有化学元素的产生——为重元素是如何形成的提供了新的线索。

研究人员检查了异常明亮的伽马射线爆发GRB 230307A，这是由中子星合并引起的。使用一系列地面和天基望远镜观察到了这次爆炸，包括美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜、费米伽马射线太空望远镜和尼尔·格里尔斯·斯威夫特天文台。

包括伯明翰大学专家在内的国际研究小组在《自然》杂志上发表了他们的发现，揭示了他们在爆炸后发现了重化学元素碲。

其他元素，如碘和钍，是维持地球生命所必需的，也可能是爆炸喷出的物质，也称为基洛诺瓦。

伯明翰大学天文学助理教授Ben Gompertz博士是这项研究的合著者，他解释说:“伽马射线爆发来自几乎以光速传播的强大喷流——在这种情况下，是由两颗中子星之间的碰撞驱动的。这些恒星在碰撞产生我们今年3月观察到的伽马射线爆发之前，经历了数十亿年的螺旋运动。”

“合并地点大约是银河系的长度(大约120，000光年)，在他们的主星系之外，这意味着他们必须一起发射出去。碰撞的中子星提供了合成非常重的元素所需的条件，这些新元素的放射性辉光为我们在爆炸消退时检测到的基洛诺瓦提供了动力。基洛诺瓦极其罕见，非常难以观察和研究，这就是为什么这一发现如此令人兴奋。”



光谱被绘制成亮度对光波长(微米)的线形图。谱线的范围是沿x轴的光波长，第一个tic标记为“1.0”，最后一个tic标记为“5.0”，以及亮度，亮度水平沿y轴越高越大。韦伯谱线是白色的，锯齿状的。在图中大约三分之一处，在2.0和2.5微米之间有一个明显的峰值。在2.5微米之后，谱线逐渐向右倾斜。模型谱线是红色的，比韦伯数据更平滑。该模型的谱线在1.0微米处开始较低(暗淡)且平坦，然后在2.0和2.5微米之间达到峰值，类似于韦伯数据。模型谱线下方的区域被涂成红色并标记为“碲T . e”。然后，模型谱线在2.5微米之后下降，并遵循韦伯数据的总体趋势。鸣谢:美国航天局、欧空局、加空局、J. Olmsted (STScI)

GRB 230307A是有史以来观测到的最亮的伽马射线爆发之一——比整个银河系加起来还要亮一百万倍。这是中子星合并后第二次使用光谱观测探测到单个重元素，为了解这些生命所需的重要组成部分是如何形成的提供了宝贵的见解。

该研究的主要作者、荷兰拉德布大学的天体物理学教授安德鲁·莱万说:“自从德米特里·门捷列夫写下元素周期表以来，仅仅过了150年，我们现在终于能够开始填补这些最后的空白，这要归功于詹姆斯·韦伯望远镜。”

GRB 230307A持续了200秒，这意味着它被归类为持续时间长的伽马射线爆发。这是不寻常的，因为持续时间不到两秒钟的短伽马射线爆发更通常是由中子星合并引起的。像这样的长伽马射线爆发通常是由大质量恒星的爆炸死亡引起的。

研究人员现在正在寻求更多地了解这些中子星合并是如何工作的，以及它们如何为这些巨大的元素生成爆炸提供动力。

这项研究的合著者、伯明翰大学博士后研究员(现在是兰卡斯特大学的讲师)萨曼莎·奥茨博士说:“就在短短几年前，像这样的发现是不可能的，但多亏了詹姆斯·韦伯太空望远镜，我们才能观察到这些合并的精致细节。”

Gompertz博士总结道，“直到最近，我们还不认为合并能够驱动伽马射线爆发超过两秒钟。我们的下一项工作是找到更多这种长期存在的合并，并更好地理解它们的驱动因素——以及是否正在创造更重的元素。这一发现开启了对我们的宇宙及其运作方式进行变革性理解的大门。”