2021 年 12 月 11 日,费米空间望远镜检测到一次长伽马射线暴(Gamma Ray Burst),这次伽马射线暴持续 51 秒,它发生在距离我们 11.3 亿光年的星系中,这次伽马射线暴被称为 GRB 211211A。
伽马射线暴通常是由大质量的致密天体合并造成,伽马射线暴通常也携带极高的能量,如果恰好朝向地球的话,那足以再造成一次生物大灭绝。
持续时间低于 2 秒的伽马射线暴被称为短伽马射线暴,持续时间超过 2 秒的则被称为长伽马射线暴,GRB 211211A 持续时间为 51 秒,意味着它是一次长伽马射线暴。
为什么没有看到超新星:
GRB 211211A 后天体物理学家进行检测看到了一些余晖,但没有看到非常明亮的超新星爆发,如果是超新星爆发的话,其亮度甚至可以照亮整个星系。
研究发现本次长伽马射线暴之后的光谱看起来更像是千新星,由两个大质量致密天体合并造成的。千新星通常是密度极高的中子星与中子星合并或中子星与黑洞合并产生,人类首次观察到千新星还是在 2013 年,由哈勃空间望远镜观察到的。
千新星也会像超新星爆发时产生质量更高的金属,例如金和铂等重金属就是超新星爆发时产生的,当然现在我们也知道千新星爆发时也会产生重金属。
不过对于 GRB 211211A 的这种情况,研究人员也有点一脸懵,这到底是什么样的天体合并才会产生 51 秒的长伽马射线暴。
计算机模拟似乎给出了结果:
来自美国伊利诺伊州西北大学的研究团队借助计算机进行模拟,在进行了一系列参数调整后,研究人员发现 GRB 211211A 似乎是两颗中子星合并造成的,期间不仅产生千新星,还制造了一个黑洞。
中子星是超新星爆发后的产物,当超大质量恒星在演化末期内部燃料不足以抗衡引力时,就会向内坍缩,然后在巨大的压力下内部剩余的物质就会产生超新星爆发。
之后超新星爆发会将恒星的大部分物质抛洒到宇宙中,而内核部分由于强大的压力形成中子简并态,即电子被并入质子形成中子,整个天体都是由中子组成,也就是中子星。中子星密度极高、引力极强,如果恒星演化末期自转速度还比较快,那么在超新星爆发时还会角动量守恒,形成的中子星自转速度也极快,于是有机会变成了脉冲星。
本次长伽马射线暴的模拟现实,在双中子星合并初期,其中一颗中子星和物质形成了黑洞,随后黑洞开始吞噬另一颗中子星的物质。
当存活的中子星被黑洞发出的强大潮汐力撕裂时,中子星的碎片首先会在黑洞周围形成吸积盘,如果吸积盘内的磁场足够强,就会产生短伽马射线暴。
然而,如果吸积盘的磁场比较弱,则伽马射线暴持续时间就会比较长,并且能观察到类似 GRB 211211A 的余晖。也就是说吸积盘磁场越强,伽马射线暴的时间也就越短。
不少长伽马射线暴发生的位置都是距离我们数亿光年之外的星系,因此直接观察余晖的话难度是很大的,所以研究人员必须聚焦于伽马射线暴本身,然后利用各种方式确定不同伽马射线暴的形成原因,再加以分类,方便对未来的伽马射线暴进行检测和分析。
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