詹姆斯·韦伯太空望远镜发现中子星合并在宇宙中锻造黄金

作者:小菜 更新时间:2025-02-01 点击数:
简介:两颗中子星碰撞并合并产生基洛诺瓦爆炸的插图。

(图片来源:uux.cn/罗宾·迪内尔/卡内基科学研究所)(神秘的地球

【菜科解读】


两颗中子星碰撞并合并产生基洛诺瓦爆炸的插图。

(图片来源:uux.cn/罗宾·迪内尔/卡内基科学研究所)


(神秘的地球uux.cn)据美国太空网(罗伯特·李):科学家们分析了一种异常长的高能辐射爆炸,称为伽马射线爆发(GRB),并确定它源于两颗超密度中子星的碰撞。

重要的是,这一结果帮助研究小组观察到同一事件发出的闪光,证实这些合并是产生黄金等元素的场所。


利用詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)和哈勃太空望远镜进行的观测使科学家们能够看到黄金和重元素的锻造,这可以帮助我们更好地理解这些强大的中子星合并事件如何在宇宙中产生唯一一个足够动荡的环境,以产生比铁更重的元素,例如银和金,从而产生一种称为基洛诺瓦的闪光。


研究小组成员、罗马大学天体物理学家埃莉诺拉·特罗亚告诉《Space.com》:“用哈勃和JWST望远镜强大的眼睛来研究一颗前所未见的基洛诺娃真是令人兴奋。

”“这是我们第一次能够证实比铁和银重的金属是在我们面前新鲜制造的,”


伽马射线暴是已知宇宙中最强大的能量爆炸,以前曾与中子星合并有关——但这次发现不同。


这些现象可以分为两组。

一方面,有持续2秒以上的长暴,另一方面,有持续不到2秒的短暴。

虽然中子星合并与短伽马射线暴有关,但长伽马射线暴被认为是大质量恒星坍缩的结果,而不是这种碰撞的结果。


这次极其明亮而漫长的爆发被命名为GRB 230307A,由美国国家航空航天局费米任务上的设备于2023年3月探测到,持续了200秒;这标志着GRB有史以来第二精力充沛。

它似乎与一颗编号为2017gfo的基洛诺娃和一颗发生在大约830万光年外的中子星合并有关,打破了通常的GRB惯例,并对这些高能辐射爆炸如何发射的理论提出了挑战。


罗马大学博士后天体物理学家、研究小组负责人于?告诉记者:“很难想象来自致密双星合并的伽马射线暴持续时间可以延长到几十秒。

”。


伽马射线的发现可能是一座宇宙金矿


恒星就像锻造元素周期表中元素的恒星熔炉,从氢在其内核中核聚变为氦开始,然后氦聚变为氮、氧和碳等更重的元素。


质量最大的恒星,大约是太阳的7到8倍,可以在它们的心脏中锻造元素直至铁。

一旦恒星内核充满了这种元素,核聚变就会停止。

这也切断了数百万年甚至数十亿年来支撑恒星对抗自身引力的向外能量线。

然后这些大质量恒星的核心在这种毁灭性的引力下坍塌,在超新星爆炸中吹走它们的外层。


这种坍缩改变了恒星内核,将电子和质子粉碎成流动中子的海洋,中子是原子核中很少“自由”存在的粒子。

然而,在这片海洋中,中子被一种名为中子简并压的量子原理阻止挤压在一起,而中子简并压可以被足够大的质量所克服,从而产生黑洞。

但有时没有足够的质量让黑洞形成。


那些没有质量来克服简并压力的死亡恒星核心留下了12英里(20公里)宽的黑洞,质量是太阳的1到2倍。

然而,有一种方法可以使中子星向宇宙贡献比铁更重的元素。


并非所有的中子星都是单独存在的。


一些在中子星双星系统中穿越宇宙,这意味着它们的引力魔爪中还有另一颗中子星。

当这些死亡的恒星相互环绕时,它们使空间结构产生了称为引力波的涟漪,逐渐从系统中带走角动量。


这导致中子星螺旋在一起,发出更快的久而久之引力波,并一前一后“泄漏”更多的角动量。

最终,两者碰撞并融合。

这种碰撞产生了伽马射线爆发,并发出富含中子的物质喷雾,有助于产生元素周期表中的较重元素。


这些碰撞周围的其他原子核通过快中子俘获过程(r过程)捕获自由中子,并成为短暂存在的超重元素,称为“镧系元素”。

这些镧系元素随后迅速衰变为较轻的元素(尽管这些元素仍然比铅重。

)这种衰变导致辐射的发射,我们从地球上看到的光称为“基洛诺瓦”因此,追踪基洛诺瓦的演化有助于跟踪金和银等元素的创造。


“中子星合并可能会产生一个广泛合成重元素的理想环境,这是目前人工创造无法实现的,”杨说。

“研究中子星合并有助于我们重写核合成的晦涩章节。


宇宙炼金术在行动


杨解释说,在几周到几个月的时间里,基诺娃的行为范围很广。

这些行为取决于喷射物质的成分和合并点中心形成的残余物的类型。


对大多数基诺娃的观察并没有延伸到它们进化的这么晚的时间——但在2017gfo却不同。

然而,不幸的是,由斯皮策太空望远镜收集的AT2017gfo的后期观测数据有限。

它们只能提供被基洛诺瓦主星系污染的微弱信号,并且在不同波长的光下覆盖范围不足。


“在最初的几天里,基洛诺娃的行为不受其化学成分的影响,”Troja解释说。

“需要几周时间才能揭示爆炸中锻造的金属,我们从未有机会盯着一颗基洛诺娃看那么久。


这些限制阻碍了科学家更好地理解基洛诺瓦及其产生过程。


然而,在AT2017gfo的情况下,和哈勃观测的灵敏度和多色覆盖范围使杨及其同事能够在后期观测到这颗千新星的光度。


“我们跟踪了与GRB 230307A爆发后两个月相关的瞬态事件的演变,并捕捉到了这一瞬态从蓝到红的完整演变过程,这可以被归类为基洛诺瓦,”杨说。

“我们在后期发现了光球半径的衰退。

渐行渐远的光球半径为重元素(如镧系元素)在冷却过程中的重组提供了证据。

需要大量的r-process元素来产生观察到的数据。


这证实了中子星合并确实锻造了比黄金更重的元素,甚至证实了长伽马射线暴可以来自中子星合并。

人们认为,它还没有解开这个特殊的中子星合并为什么会产生如此异常长的GRB的谜团。


“这一事件证明,来自紧凑的二元合并的长期GRB不是偶然发生的,”杨说,并补充说,关于这些事件还有很多问题需要回答。

“对基洛诺瓦的晚期观测能为核合成提供什么启发性的启示?

《愤怒的小鸟太空版》无开发WP版本计划

据Techcrounch报道,rovio表示其最新发布的《愤怒的小鸟太空版》没有开发Windows Phone版本的计划,业界有分析指出此举或对Windows Phone平台的发展造成不小影响,同时也会对诺基亚的前景产生担忧。

野村证券分析师理查德·温沙(Richard Windsor)表示,Rovio对Windows Phone平台的前景并不看好,这不仅会对微软的研发产生负面的影响,同时也对诺基亚WP平台的手机销售产生打击。

温沙表示,目前最早版本的《愤怒的小鸟》仍居Windows Phone应用商店排行首位,Rovio不针对该平台推出后续版本也会影响其他界内人士的看法。

他说,Rovio对Windows Phone平台缺乏信心会让业界重新考虑诺基亚复苏的可能性。

温沙同时指出,Windows Phone也不是完全没有机会,该平台或可借助微软下半年Windows 8的发行形成的“光环效应”顺势发展。

因为Windows 8也将成为各开发商相互争夺的主要平台。

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230万年前巨大的小行星撞击火星留下20亿个陨石坑

230万年前科林托撞击形成的陨石坑图像。

(图片来源:uux.cn/JPL加州理工学院、美国国家航空航天局、亚利桑那大学)(神秘的地球uux.cn)据美国太空网(Robert Lea):200多万年前,一颗巨大的小行星撞击火星,在火星表面留下了一个巨大的陨石坑和大约20亿个较小的陨石坑。

这些次级陨石坑分布在1000英里(1800公里)的区域,使这颗小行星成为相对较近历史上对这颗红色星球最大的撞击之一。

据估计,每300万年就有一次小行星撞击火星,其质量足以造成如此大范围的破坏。

撞击发生在火星赤道,人类将其命名为Elysium Planitia;它留下了一个8.6英里(13.9公里)宽、0.62英里(1公里)深的主坑,名为科林托。

另一方面,根据研究结果背后的科学家称,撞击产生的次级陨石坑大小从656英尺(200米)到0.8英里(1.3公里)不等,并以一个大型“射线系统”向外延伸。

尽管该火山口已有230万年的历史,但研究小组认为,该火山口及其次级火山口非常年轻,其中一些火山口被雕刻成源自火星死火山Elysium Mons顶峰的熔岩流。

该团队在一项相关研究中写道:“科林托陨石坑是Elysium Planitia的一个新撞击坑,它产生了火星上最广泛的热射线系统和次级陨石坑之一,向南延伸约1243英里(2000公里),覆盖了火星上近180的弧。

”。

一幅插图显示了火星勘测轨道飞行器在这颗红色星球周围原位收集数据。

(图片来源:uux.cn/Robert Lea/美国国家航空航天局)作者解释了他们是如何利用美国国家航空航天局火星勘测轨道飞行器收集的热成像和可见成像数据来描述撞击抛入火星大气层的陨石坑和碎片毯,或“喷出物”的。

喷出物是指由于某种撞击而从火山口“喷出”的任何物质。

在这种情况下,喷出物是从小行星撞击形成的巨大主坑空洞中喷出的火星碎片。

这些数据由航天器的高分辨率成像实验(HiRISE)和上下文相机(CTX)仪器收集,并提供给一个机器学习程序,该程序将此次撞击的喷出物造成的陨石坑与其他小行星撞击事件产生的火星陨石坑分离开来。

然后,这些信息被用来估计撞击的年龄和最初撞击产生的次级撞击坑的总数。

通过测量从科林托延伸出来的次级撞击坑的分布,研究小组发现主撞击坑的南部和西南部分布最为集中。

陨石坑北部缺乏喷出物,科学家们认为这表明造成这场破坏的小行星以大约30到45度的角度进入了这颗红色星球的大气层。

研究人员发现的最远的次级陨石坑表明,撞击产生的一些喷出物发射距离1150英里(1850公里)。

这大约是大峡谷长度的四倍。

从科林托延伸的喷出物碎片场的图形表示。

(图片来源:uux.cn/Golombek等人)然而,次级撞击坑不仅在距离主撞击区的距离和大小上有所不同。

研究小组还根据它们的形状对它们进行了分类。

有些是圆形和半圆形,而另一些则是“扁平圆形”或“椭圆形”研究人员确定,次级陨石坑的形状或“形态”与形成它们的碎片喷出的速度、这些碎片的大小以及它们撞击的火星区域的表面成分有关。

在科林托附近,次级撞击坑呈半圆形状,在距离主撞击区更远的地方发现了椭圆形的撞击坑。

研究小组写道:“科林托形成的大量次级火山口与大多数喷出的物质一致,这些物质都是坚硬、坚硬的玄武岩。

”。

玄武岩是由富含镁和铁的熔岩快速冷却形成的火山岩,因此这些碎片很可能代表小行星撞击的火山之前喷出的熔岩。

这次小行星撞击从火星表面发射的一些喷出物的成分表明,太空岩石撞进水或冰中。

科林托陨石坑底部遍布的“坑”也表明了这一点,这意味着撞击对富含冰的物质产生的影响会排出水或气体。

该团队的研究结果于3月早些时候在德克萨斯州举行的第55届月球和行星科学年会上发表。

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Tag: 宇宙大神秘谜案
               

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