확대 / GRB 211211A의 아티스트 인상. Kilonova 폭발과 오른쪽의 감마선.

Aaron M. Geller/노스웨스턴/시에라

1년 전 천문학자들은 약 2분 동안 지속된 강력한 감마선 폭발(GRB)을 감지하고 이를 GRB 211211A라고 명명했습니다. 이제 이 특이한 사건은 더 긴 GRB가 초신성으로 가는 거대한 별의 시그니처 서명이라는 오랜 가정을 뒤엎습니다. 대신 두 개의 독립적인 과학자 팀이 소스를 소위 “킬로노바A에 따르면 두 개의 중성자 별의 합병으로 인해 발생합니다. 새로운 잎 Nature 저널에 게재되었습니다. 중성자별 병합은 짧은 GRB만 생성하기로 되어 있었기 때문에 킬로노바와 긴 GBR을 포함하는 하이브리드 이벤트의 발견은 놀라운 일입니다.

“이 발견은 감마선 폭발에 대한 우리의 표준 아이디어를 깨뜨립니다.” 공동 저자인 이브 체이스(Eve Chase)는H, Los Alamos National Laboratory의 박사 후 연구원. “우리는 더 이상 모든 단기 폭발이 중성자별 병합에서 발생하는 반면 장기 폭발은 초신성에서 발생한다고 가정할 수 없습니다. 이제 우리는 감마선 폭발을 분류하는 것이 훨씬 더 어렵다는 것을 깨달았습니다. 이 발견은 감마선에 대한 우리의 이해를 촉진합니다. 극단적으로 터진다.”

우리가 있는 그대로 앞서 언급한감마선 폭발은 먼 은하계에서 밀리초에서 몇 시간 동안 지속되는 극도로 높은 에너지 폭발입니다. 첫번째 감마선 폭발 출시 덕분에 60 년대 후반에 주목되었습니다. 별장 미국이 만든 위성. 그들의 목적은 1963년 소련과의 핵 실험 금지 조약의 여파로 핵무기 실험의 감마선 신호를 탐지하는 것이었습니다. 미국은 소련이 조약을 위반하여 비밀리에 핵 실험을 실시하고 있다고 우려했습니다. 1967년 7월, 그 위성 중 두 개가 핵무기 실험의 명확한 신호가 아닌 감마선 섬광을 포착했습니다.

불과 두 달 전만 해도 여러 위성 탐지기가 하나의 신호를 포착했습니다. 강력한 감마선 폭발 우리 태양계를 통과하면서 전 세계의 천문학자들이 그 사건과 잔광에 대한 중요한 데이터를 수집하기 위해 하늘의 해당 부분에 망원경을 훈련시키기 위해 허둥지둥 보내고 있습니다. GRB 221009A라고 명명된 이 폭발은 지금까지 기록된 것 중 가장 강력한 감마선 폭발이었으며 아마도 새로운 블랙홀의 “탄생의 외침”일 것입니다.

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감마선 폭발에는 짧은 것과 긴 것의 두 가지 유형이 있습니다. 고전적인 단주기 GRB는 2초 미만으로 지속되며 이전에는 동반 킬로노바를 생성하는 쌍성 중성자 별과 같은 두 개의 초고밀도 물체의 병합에서만 발생하는 것으로 생각되었습니다. 긴 GRB는 몇 분에서 몇 시간까지 지속될 수 있으며 무거운 별이 초신성이 될 때 발생하는 것으로 생각됩니다.

허블 우주 망원경으로 촬영한 이미지에 중첩된 이 Gemini North 이미지는 긴 GRB에서 나오는 킬로노바의 근적외선 잔광을 보여줍니다.
확대 / 허블 우주 망원경으로 촬영한 이미지에 중첩된 이 Gemini North 이미지는 긴 GRB에서 나오는 킬로노바의 근적외선 잔광을 보여줍니다.

제미니 국제 천문대 / NOIRLab / NSF / AURA / NASA / ESA

페르미 망원경과 스위프트 망원경의 천문학자들은 지난 12월 마지막 감마선 폭발을 동시에 감지하고 별자리의 위치를 ​​결정했습니다. 장화. 이 빠른 식별 덕분에 전 세계의 다른 망원경이 이 분야로 관심을 돌려 초기 단계에서 킬로노바를 포착할 수 있었습니다. 지금까지 감지된 평균 감마선 폭발의 경우 약 60억 년에 비해 지구에서 약 10억 광년 떨어진 감마선 폭발에 매우 ​​가까웠습니다. (빛은 약 130억년 동안 지금까지 기록된 가장 먼 GRB에서 이동했습니다.)

“우리가 전에 본 적이 없는 것이었습니다.” 공동 저자 Simon DiShiara는 말했습니다., Penn State의 천문학자이자 Swift 팀의 일원. “우리는 그것이 너무 가깝기 때문에 무거운 별의 죽음인 초신성과 관련이 없다는 것을 알고 있었습니다. 그것은 우리가 킬로노바와 관련시키는 완전히 다른 종류의 빛 신호였습니다. 중성자 별.”

두 쌍의 중성자 별이 죽음의 나선에서 회전하기 시작하면 강력한 중력파를 내보내고 중성자가 풍부한 물질을 서로 제거합니다. 그런 다음 별들이 충돌하고 합쳐져 다파장 빛으로 빛나는 뜨거운 잔해 구름을 생성합니다. 천문학자들이 가시광선과 적외선 킬로노바 빛을 생성한다고 믿는 것은 중성자가 풍부한 잔해입니다. 빛은 가시광선보다 적외선에서 더 밝습니다. 이러한 사건의 특징적인 특징은 분출물에 있는 무거운 원소가 가시광선을 차단하지만 들어오는 것을 허용하는 것입니다. 광선 적외선이 통과합니다.

중성자별이 병합되면 킬로노바 신호에 동력을 공급하는 방사성 방출을 생성할 수 있습니다.  최근에 관찰된 감마선 폭발은 킬로노바와 관련된 이전에 감지되지 않은 하이브리드 이벤트를 나타내는 것으로 밝혀졌습니다.
확대 / 중성자별이 병합되면 킬로노바 신호에 동력을 공급하는 방사성 방출을 생성할 수 있습니다. 최근에 관찰된 감마선 폭발은 킬로노바와 관련된 이전에 감지되지 않은 하이브리드 이벤트를 나타내는 것으로 밝혀졌습니다.

꿈의 시간

이 서명은 GRB211211A의 사후 분석에서 밝혀진 것입니다. 그리고 중성자별 병합의 후속 붕괴가 금과 백금과 같은 무거운 원소를 생성하기 때문에 천문학자들은 이제 이러한 무거운 원소가 우리 우주에서 어떻게 형성되는지 연구할 수 있는 새로운 방법을 갖게 되었습니다.

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몇 년 전, 작고한 천체물리학자 닐 그릴스 그는 중성자별 병합에 의해 더 긴 감마선 폭발이 생성될 수 있다고 제안했습니다. GRB 211211A의 발견과 그러한 연관성에 대한 최초의 직접적 증거에 핵심적인 역할을 한 NASA의 Swift Observatory는 그의 이름을 따서 명명되었습니다.

“이 발견은 우주가 완전히 탐험된 적이 없다는 것을 분명히 상기시켜줍니다.” 공동 저자 Gillian Rastingad는 말했습니다., 박사. 노스웨스턴 대학교 학생. “천문학자들은 종종 GRB의 기원이 GRB의 길이에 따라 결정될 수 있다고 당연하게 여기지만, 이 발견은 이 놀라운 사건에 대해 여전히 이해해야 할 것이 많다는 것을 보여줍니다.”

DOI: 자연, 2022. 10.1038 / s41550-022-01819-4 (DOI 정보).

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