詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發(fā)現(xiàn)中子星合并在宇宙中鍛造黃金

2025-11-23 11:28:39 分類：焦點 閱讀(8)

兩顆中子星碰撞并合并產(chǎn)生基洛諾瓦爆炸的詹姆中星中鍛造黃插圖。（圖片來源:uux.cn/羅賓·迪內(nèi)爾/卡內(nèi)基科學(xué)研究所）
（神秘的斯韋地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（羅伯特·李）：科學(xué)家們分析了一種異常長的高能輻射爆炸，稱為伽馬射線爆發(fā)（GRB），伯太北京包夜小三情婦（電話微信156-8194-*7106）上門預(yù)約外圍上門外圍女全套一條龍供全球及一二線城市包養(yǎng)資源并確定它源于兩顆超密度中子星的空望碰撞。重要的遠鏡宇宙是，這一結(jié)果幫助研究小組觀察到同一事件發(fā)出的發(fā)現(xiàn)閃光，證實這些合并是合并產(chǎn)生黃金等元素的場所。
利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）和哈勃太空望遠鏡進行的詹姆中星中鍛造黃觀測使科學(xué)家們能夠看到黃金和重元素的鍛造，這可以幫助我們更好地理解這些強大的斯韋中子星合并事件如何在宇宙中產(chǎn)生唯一一個足夠動蕩的環(huán)境，以產(chǎn)生比鐵更重的伯太元素，例如銀和金，空望從而產(chǎn)生一種稱為基洛諾瓦的遠鏡宇宙閃光。
研究小組成員、發(fā)現(xiàn)羅馬大學(xué)天體物理學(xué)家埃莉諾拉·特羅亞告訴《Space.com》:“用哈勃和JWST望遠鏡強大的合并北京包夜小三情婦（電話微信156-8194-*7106）上門預(yù)約外圍上門外圍女全套一條龍供全球及一二線城市包養(yǎng)資源眼睛來研究一顆前所未見的基洛諾娃真是令人興奮。”“這是詹姆中星中鍛造黃我們第一次能夠證實比鐵和銀重的金屬是在我們面前新鮮制造的，”
伽馬射線暴是已知宇宙中最強大的能量爆炸，以前曾與中子星合并有關(guān)——但這次發(fā)現(xiàn)不同。
這些現(xiàn)象可以分為兩組。一方面，有持續(xù)2秒以上的長暴，另一方面，有持續(xù)不到2秒的短暴。雖然中子星合并與短伽馬射線暴有關(guān)，但長伽馬射線暴被認(rèn)為是大質(zhì)量恒星坍縮的結(jié)果，而不是這種碰撞的結(jié)果。
這次極其明亮而漫長的爆發(fā)被命名為GRB 230307A，由美國國家航空航天局費米任務(wù)上的設(shè)備于2023年3月探測到，持續(xù)了200秒；這標(biāo)志著GRB有史以來第二精力充沛。它似乎與一顆編號為2017gfo的基洛諾娃和一顆發(fā)生在大約830萬光年外的中子星合并有關(guān)，打破了通常的GRB慣例，并對這些高能輻射爆炸如何發(fā)射的理論提出了挑戰(zhàn)。
羅馬大學(xué)博士后天體物理學(xué)家、研究小組負責(zé)人于？告訴記者:“很難想象來自致密雙星合并的伽馬射線暴持續(xù)時間可以延長到幾十秒。”。
伽馬射線的發(fā)現(xiàn)可能是一座宇宙金礦
恒星就像鍛造元素周期表中元素的恒星熔爐，從氫在其內(nèi)核中核聚變?yōu)楹ら_始，然后氦聚變?yōu)榈⒀鹾吞嫉雀氐脑亍?br>質(zhì)量最大的恒星，大約是太陽的7到8倍，可以在它們的心臟中鍛造元素直至鐵。一旦恒星內(nèi)核充滿了這種元素，核聚變就會停止。這也切斷了數(shù)百萬年甚至數(shù)十億年來支撐恒星對抗自身引力的向外能量線。然后這些大質(zhì)量恒星的核心在這種毀滅性的引力下坍塌，在超新星爆炸中吹走它們的外層。
這種坍縮改變了恒星內(nèi)核，將電子和質(zhì)子粉碎成流動中子的海洋，中子是原子核中很少“自由”存在的粒子。然而，在這片海洋中，中子被一種名為中子簡并壓的量子原理阻止擠壓在一起，而中子簡并壓可以被足夠大的質(zhì)量所克服，從而產(chǎn)生黑洞。但有時沒有足夠的質(zhì)量讓黑洞形成。
那些沒有質(zhì)量來克服簡并壓力的死亡恒星核心留下了12英里（20公里）寬的黑洞，質(zhì)量是太陽的1到2倍。然而，有一種方法可以使中子星向宇宙貢獻比鐵更重的元素。
并非所有的中子星都是單獨存在的。
一些在中子星雙星系統(tǒng)中穿越宇宙，這意味著它們的引力魔爪中還有另一顆中子星。當(dāng)這些死亡的恒星相互環(huán)繞時，它們使空間結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了稱為引力波的漣漪，逐漸從系統(tǒng)中帶走角動量。
這導(dǎo)致中子星螺旋在一起，發(fā)出更快的久而久之引力波，并一前一后“泄漏”更多的角動量。最終，兩者碰撞并融合。這種碰撞產(chǎn)生了伽馬射線爆發(fā)，并發(fā)出富含中子的物質(zhì)噴霧，有助于產(chǎn)生元素周期表中的較重元素。
這些碰撞周圍的其他原子核通過快中子俘獲過程（r過程）捕獲自由中子，并成為短暫存在的超重元素，稱為“鑭系元素”。這些鑭系元素隨后迅速衰變?yōu)檩^輕的元素（盡管這些元素仍然比鉛重。）這種衰變導(dǎo)致輻射的發(fā)射，我們從地球上看到的光稱為“基洛諾瓦”因此，追蹤基洛諾瓦的演化有助于跟蹤金和銀等元素的創(chuàng)造。
“中子星合并可能會產(chǎn)生一個廣泛合成重元素的理想環(huán)境，這是目前人工創(chuàng)造無法實現(xiàn)的，”楊說。“研究中子星合并有助于我們重寫核合成的晦澀章節(jié)。“
宇宙煉金術(shù)在行動
楊解釋說，在幾周到幾個月的時間里，基諾娃的行為范圍很廣。這些行為取決于噴射物質(zhì)的成分和合并點中心形成的殘余物的類型。
對大多數(shù)基諾娃的觀察并沒有延伸到它們進化的這么晚的時間——但在2017gfo卻不同。然而，不幸的是，由斯皮策太空望遠鏡收集的AT2017gfo的后期觀測數(shù)據(jù)有限。它們只能提供被基洛諾瓦主星系污染的微弱信號，并且在不同波長的光下覆蓋范圍不足。
“在最初的幾天里，基洛諾娃的行為不受其化學(xué)成分的影響，”Troja解釋說。“需要幾周時間才能揭示爆炸中鍛造的金屬，我們從未有機會盯著一顆基洛諾娃看那么久。”
這些限制阻礙了科學(xué)家更好地理解基洛諾瓦及其產(chǎn)生過程。
然而，在AT2017gfo的情況下，和哈勃觀測的靈敏度和多色覆蓋范圍使楊及其同事能夠在后期觀測到這顆千新星的光度。
“我們跟蹤了與GRB 230307A爆發(fā)后兩個月相關(guān)的瞬態(tài)事件的演變，并捕捉到了這一瞬態(tài)從藍到紅的完整演變過程，這可以被歸類為基洛諾瓦，”楊說。“我們在后期發(fā)現(xiàn)了光球半徑的衰退。漸行漸遠的光球半徑為重元素（如鑭系元素）在冷卻過程中的重組提供了證據(jù)。需要大量的r-process元素來產(chǎn)生觀察到的數(shù)據(jù)。”
這證實了中子星合并確實鍛造了比黃金更重的元素，甚至證實了長伽馬射線暴可以來自中子星合并。人們認(rèn)為，它還沒有解開這個特殊的中子星合并為什么會產(chǎn)生如此異常長的GRB的謎團。
“這一事件證明，來自緊湊的二元合并的長期GRB不是偶然發(fā)生的，”楊說，并補充說，關(guān)于這些事件還有很多問題需要回答。“對基洛諾瓦的晚期觀測能為核合成提供什么啟發(fā)性的啟示？
“我們期待未來對長持續(xù)時間伽馬射線爆發(fā)、基洛諾瓦和引力波的聯(lián)合觀測，這將有助于揭開關(guān)于這些異常值的神秘面紗。”
該團隊的研究于周三（2月21日）發(fā)表在《自然》雜志上。