费米太空望远镜发现了一个奇怪的高能辐射向地球移动的脉冲

在2020年8月26日，美国宇航局的费米伽玛射线太空望远镜探测到了一个高能辐射脉冲，该脉冲已经向地球飞奔了近一半的宇宙。

持续时间只有一秒钟，结果是记录在案的一次——由一颗大质量恒星的死亡引起的最短伽马射线爆发（GRB）。

GRBs是宇宙中最强大的事件，可在数十亿光年内探测到。

天文学家根据事件持续时间是长还是短，将其归类为长或短。

他们观察到长爆发与大质量恒星的消亡有关，而短爆发则与另一种情况有关。

天文学家结合美国宇航局费米伽玛射线太空望远镜、其他太空任务和地面观测站的数据，揭示了伽玛200826A的起源，这是一种短暂但强大的辐射爆发。

这是已知由一颗崩塌的恒星提供动力的最短的爆炸--几乎没有发生过。

功劳：美国宇航局戈达德太空飞行中心

南京大学和拉斯维加斯内华达大学的张斌说：“我们已经知道一些来自大质量恒星的GRBs可以登记为短GRBs，但我们认为这是由于仪器的限制。

”“这个爆发是特别的，因为它绝对是一个短暂的伽玛暴，但它的其他性质指出它的起源于一颗塌陷的恒星。

现在我们知道了，垂死的星星也能产生短暂的爆发。

“

命名为GRB 200826A，在它发生的日期后，爆发是两篇发表在“自然天文”上的论文的主题，在星期一，7月26日。

第一次，由张领导，探索伽马射线数据.第二个项目由马里兰州大学、帕克学院和美国宇航局位于马里兰州绿化带的戈达德太空飞行中心的博士生汤姆·阿乌马达（Tomás Ahumada）领导。

他描述了伽玛射线的多波长余辉和随后超新星爆发的新兴光。

Ahumada说：“我们认为这一事件实际上是一场失败，几乎完全没有发生。

”即使如此，这次爆发释放出的能量是整个银河系在相同时间内释放的能量的1400万倍，这使得它成为有史以来最具活力的短时间GRBs之一。

当一颗比太阳质量大得多的恒星耗尽燃料时，它的核心突然崩溃，形成一个黑洞。

当物质向黑洞旋转时，其中一些会以两股强大的喷流的形式逃逸，它们以几乎与光速相反的速度向外冲去。

天文学家只有当其中一个喷流几乎直接指向地球时才能探测到伽马暴。

每一次喷射都会穿过恒星，产生伽马射线的脉冲--能量最高的光形式--持续数分钟。

在爆发之后，这颗被打乱的恒星随后以超新星的形式迅速膨胀。

另一方面，短GRBs则是在恒星崩溃时形成的一对紧凑型物体--如中子星--形成的。

数十亿年来螺旋式地向内移动并相互碰撞。

费米观测最近帮助我们发现，在附近的星系中，来自孤立的超级磁化中子星的巨大耀斑还伪装成短GRBs。

GRB 200826A是一个持续0.65秒的高能发射的尖峰.在宇宙膨胀了无数年之后，当费米的伽玛射线爆发监测器探测到信号时，信号已经延伸到了大约1秒长。

这一事件还出现在NASA的“风任务”上，该任务围绕位于93万英里（150万公里）外的地球和太阳之间的一个点，以及自2001年以来一直围绕着红行星运行的火星奥德赛号。

欧空局的（欧洲航天局的）整体卫星也观测到了这次爆炸。

所有这些任务都参与了一个名为星际网络（IPN）的GRB定位系统，费米项目为该系统提供了全部美国资金。

由于爆发到达每个探测器的时间略有不同，任何一对都可以用来帮助缩小在天空中发生的地方。

大约在伽玛暴17小时后，IPN将其位置缩小到仙女座相对较小的一小块天空。

利用国家科学基金会资助的帕洛玛天文台的Zwicky瞬态设施（Ztf），研究小组扫描了天空中可见光的变化，这些变化可能与伽玛天文台逐渐褪色的余辉有关。

加州理工学院（Caltech）研究生、余辉论文的合著者Shreya Anand说：“进行这一搜索就像在干草堆中寻找针，但ipn有助于缩小干草堆。

”“在第一天晚上超过28,000次的ZTF警报中，只有一次符合我们所有的搜索标准，并且也出现在IPN定义的天空区域。

爆炸发生后的一天内，美国宇航局的尼尔·格勒斯·斯威夫特天文台发现了来自同一地点的X射线辐射逐渐减弱。

几天后，美国国家射电天文台的卡尔·詹斯基（KarlJansky）在新墨西哥州发现了可变的无线电发射。

然后，研究小组开始用各种地面设施观测余辉。

在西班牙加那利群岛拉帕尔马的Roque de los Muchachos天文台上，利用Gran Telescopio Canarias望远镜观察到了与爆炸相关的微弱星系，这是一台10.4米的望远镜，研究小组显示，它的光线需要66亿年才能到达我们。

这是宇宙目前138亿年的年龄的48％。

但是为了证明这一短爆发来自一颗崩溃的恒星，研究人员还需要捕捉到这颗正在出现的超新星。

戈达德天体物理学家、Ahumada的研究顾问利奥·辛格（Leo Singer）说：“如果爆发是由一颗坍塌的恒星引起的，那么一旦余辉消失，它就会因为潜在的超新星爆炸而再次亮起来。

”“但在这些距离上，你需要一个非常大、非常灵敏的望远镜，从主星系的背景眩光中分辨出超新星的精确光点。

为了进行搜索，辛格获得了夏威夷8.1米双子座北望远镜的时间，并使用了一种名为“双子座多目标光谱仪”的敏感仪器。

天文学家从爆炸后28天开始用红光和红外光对主星系进行成像，并在事件发生后45天和80天重复搜索。

他们在第一组观测中探测到了一个近红外源——超新星，这在后来的观测中是看不见的。

研究人员怀疑，这次爆炸是由喷流驱动的，这些喷流在恒星关闭前几乎没有出现，而不是更典型的情况，即长时间的喷流从恒星中爆发出来，并从恒星飞出相当远的距离。

如果黑洞发射出较弱的喷流，或者当恒星开始崩溃时，它要大得多，那么可能根本就没有伽玛暴。

这一发现有助于解决一个长期存在的难题。

虽然长GRBs必须与超新星相耦合，但天文学家探测到的超新星数量远远多于长GRBs。

即使考虑到伽马暴喷流必须接近我们的视线，天文学家才能探测到它们，这种差异仍然存在。

研究人员得出的结论是，产生短GRBs的恒星崩溃必然是光速喷射在成功或失败边缘摇摇欲坠的边缘情况，这一结论与大多数大质量恒星在没有产生喷射和GRBs的情况下死亡的观点是一致的。

更广泛地说，这一结果清楚地表明，单凭爆发的持续时间并不能唯一地表明它的起源。