一系列望远镜在距离宇宙 55 亿光年的地方捕捉到了短暂伽马射线暴的明亮闪光。 这让人想起相关的千新星爆炸随着中子星碰撞早在 2017 年,我们就首次发现了这一现象,这促使天文学家怀疑这是否就是我们现在所目睹的情况。
2017 年的检测被称为 GW 170817,是一份伟大的礼物:跨多个信号的大量数据可以帮助我们了解这些事件,并在事件再次出现时识别我们正在查看的内容。
但伴随新伽马射线爆发的千新星中有一些东西,称为GRB 200522A,与它非常不同碰撞。 哈勃太空望远镜在近红外波长处捕捉到的闪光非常明亮——比中子星碰撞模型预测的亮度高 10 倍。
“这些观察结果不符合短伽马射线暴的传统解释,”天文学家方文辉说西北大学。
“根据我们对这次爆炸的无线电和 X 射线的了解,它根本不匹配。我们用哈勃望远镜发现的近红外辐射太亮了。”
这种光首先由美国宇航局的尼尔·盖尔斯·斯威夫特天文台探测到,这是一个太空望远镜,旨在通过其爆发警报望远镜尽早探测到伽马射线暴。 一旦警报进来后,其他太空和地面望远镜都瞄准了爆发的位置。
甚大阵列、WM 凯克天文台和拉斯昆布雷斯天文台全球望远镜网络都致力于获取该事件从无线电波长到 X 射线的电磁剖面。 他们表明,该事件是一次短暂的伽马射线暴——一种与中子星合并相关的持续时间不到两秒的爆炸。
但哈勃太空望远镜的近红外观测却给这项工作带来了麻烦。
“随着数据的到来,我们正在形成一幅产生我们所看到的光的机制的图片,”天文学家坦莫伊·拉斯卡说英国巴斯大学的教授。
“我们必须彻底改变我们的思维过程,因为哈勃添加的信息让我们意识到我们必须放弃传统思维,并且正在发生一种新现象。然后我们必须弄清楚这对物理学意味着什么在这些极其高能的爆炸背后。”
两颗中子星(死亡恒星的塌缩核心)的碰撞是一个重大事件。 中子星又小又密,大约1.1到2.5质量是太阳的几倍,但被压缩成一个直径只有 20 公里(12 英里)的球体。
当它们碰撞时,它们会在千新星爆炸中释放出巨大的能量,比普通新星亮 1,000 倍。 伴随着这种现象的是,以接近光速行进的喷射物质射流发出高能伽马射线。
千新星本身是由重元素放射性衰变产生的光学和红外波长的辉光。 天文学家认为 GW 170817 中的两颗中子星合并形成了一颗中子星。 研究人员认为,GRB 200522A 千新星的近红外亮度表明这两颗中子星合并形成了其他东西:磁星。
磁星是中子星的一种,但它们非常奇怪,拥有极其强大的磁场——比普通中子星强大约 1,000 倍。
“基本上,这些磁场线固定在恒星上,以每秒约 1,000 次的速度旋转,这会产生磁化风,”拉斯卡说。
“这些旋转的场线提取合并中形成的中子星的旋转能量,并将该能量沉积到爆炸的喷射物中,使材料发出更亮的光。”
磁星也很罕见。 仅有的目前已确认24人在银河系中。 这使得我们很难弄清楚他们是如何做到这一点的。 如果与 GRB 200522A 相关的两颗中子星形成了磁星,这就为我们提供了一种新的机制,使这些极端恒星得以形成。
“我们知道磁星存在,因为我们在银河系中看到它们,”方说。
“我们认为它们中的大多数是在大质量恒星爆炸死亡时形成的,留下了这些高度磁化的中子星。然而,一小部分可能是在中子星合并中形成的。我们以前从未见过这方面的证据,更不用说在红外光下,使这一发现变得特别。”
现在确定还为时过早。 迄今为止,只有一颗千新星得到确认并得到充分表征; 当然,这就是与 GW 170817 相关的千新星。
但这项新的探测,由于其近红外的奇异性,是朝着对千新星可能的多样性进行分类,并了解两颗中子星碰撞时的结果范围迈出的一步。
该研究已被接收天体物理学杂志并且可以在arXiv。