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CDF-S XT1助力科學家揭開照亮整個星系的極端宇宙光的神秘起源

來源：cnBeta.COM 2021-11-01 12:03:59

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我們的宇宙在整個電磁波譜中閃耀著光芒。雖然這些光大部分來自于像我們的太陽這樣的星系中的恒星，但我們經常被短暫而明亮的閃光所吸引，而這些閃光超過了整個星系本身。其中一些最亮的閃光被認為是在大災難事件中產生的，例如大質量恒星的死亡或被稱為中子星的兩個恒星尸體的碰撞。

長期以來，研究人員一直在研究這些明亮的閃光或“瞬態(tài)”以深入了解恒星的死亡和余生以及我們宇宙的演變。

天文學家們有時會遇到違背預期的瞬變體，這讓長期以來預測各種瞬變體應該如何的理論家們感到困惑。2014年10月，用錢德拉望遠鏡（NASA的旗艦X射線望遠鏡）對南部天空進行的一項長期監(jiān)測計劃發(fā)現(xiàn)了這樣一個名為CDF-S XT1的神秘瞬態(tài)：一個持續(xù)幾千秒的明亮瞬態(tài)。CDF-S XT1在X射線中釋放的能量跟太陽在10億年內所釋放的能量相當。自從最初的發(fā)現(xiàn)以來，天體物理學家們提出了許多假設來解釋這個瞬變現(xiàn)象，然而沒有一個是結論性的。

在最近的一項研究中，由OzGrav博士后Nikhil Sarin博士（莫納什大學）領導的一個天體物理學家小組發(fā)現(xiàn)，對CDF-S XT1的觀測結果跟預期來自接近光速的高速噴流的輻射預測相符。這種“外流”只能在極端的天體物理條件下產生，如當一顆恒星被一個大質量黑洞撕裂時它就會被破壞，一顆大質量恒星的坍縮或兩顆中子星的碰撞。

Sarin等人的研究發(fā)現(xiàn)，CDF-S XT1的流出物可能是由兩顆中子星合并產生。這一見解使得CDF-S XT1類似于2017年被稱為GW170817的重大發(fā)現(xiàn)--首次觀測到引力波，即空間和時間結構中的宇宙漣漪，不過CDF-S XT1距離地球有450倍之遠。這個巨大的距離意味著這次合并發(fā)生在宇宙歷史的早期，它也可能是迄今為止觀察到的最遠的中子星合并之一。

中子星碰撞是宇宙中產生金、銀和钚等重元素的主要場所。由于CDF-S XT1發(fā)生在宇宙歷史的早期，這一發(fā)現(xiàn)推進了我們對地球化學豐度和元素的理解。

最近在2020年1月對另一個瞬變體AT2020blt的觀測--主要是用茲威基瞬變體設施--使天文學家感到困惑。這個瞬變體的光就像大質量恒星坍縮時發(fā)射的高速外流的輻射。這種流出物通常會產生更高能量的伽馬射線，然而它們在數(shù)據(jù)中缺失了--它們沒有被觀測到。這些伽馬射線的缺失只能是由于以下三種可能的原因之一：沒有產生伽馬射線；伽馬射線被引向遠離地球的地方；伽馬射線太弱，無法被看到。

在另一項研究中，由OzGrav研究員Sarin博士再次領導，莫納什大學的天體物理學家跟阿拉巴馬州、路易斯安那州、樸茨茅斯和萊斯特的研究人員合作，這表明AT2020blt可能確實會產生指向地球的伽馬射線，只是它們非常弱，被我們目前的儀器所忽略。

Sarin博士表示：“與其他類似的瞬態(tài)觀測一起，這種解釋意味著我們現(xiàn)在開始了解整個宇宙中的災難性爆炸是如何產生伽馬射線這一神秘的問題。”

這類明亮的瞬變體統(tǒng)稱為伽馬射線暴，包括CDF-S XT1、AT2020blt和AT2021any，它們產生的能量足以在短短一秒鐘內超過整個星系。

“盡管如此，產生我們從宇宙的另一端探測到的高能輻射的精確機制并不為人所知，”Sarin博士說道，“這兩項研究探索了一些迄今為止探測到的最極端的伽馬射線暴。隨著進一步的研究，我們將最終能回答我們思考了幾十年的問題，即伽馬射線暴是如何工作的。”

【來源：cnBeta.COM】

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