宇宙碰撞：大规模太空爆炸中锻造生命的必需要素

在观测到的最明亮的伽马射线暴之一中，科学家们检测到了名为GRB230307A的中子星合并后稀有化学元素的产生。研究人员利用各种望远镜，包括美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜，发现了碲等重化学元素的存在。这一发现提供了对生命必需的重元素合成的见解，并挑战了之前关于伽马射线暴持续时间的假设。未来的研究将集中于更深入地了解这些合并及其对宇宙的基本影响。

科学家在中子星合并产生的伽马射线爆发GRB230307A中观察到了稀有化学元素。这一发现挑战了当前对伽马射线暴的理解，并提供了对宇宙元素组成的见解。

天文学家观察到在有史以来第二亮的伽马射线爆发中稀有化学元素的产生，为重元素的形成方式提供了新的线索。

研究人员观察了异常明亮的伽马射线暴GRB230307A，它是由中子星合并引起的。使用一系列地面和天基望远镜观测到这次爆炸，包括美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜、费米伽马射线太空望远镜和尼尔·盖尔斯·斯威夫特天文台。

由伯明翰大学专家组成的国际研究小组于10月25日在《自然》杂志上发表了他们的研究结果，透露他们在爆炸后发现了重化学元素碲。

维持地球生命所需的其他元素，如碘和钍，也可能是爆炸（也称为千新星）喷射出的物质之一。

千新星和宿主星系

一组科学家使用NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜观察了异常明亮的伽马射线暴GRB230307A及其相关的千新星。千新星（由中子星与黑洞或另一中子星合并而产生的爆炸）极其罕见，因此很难观测到这些事件。韦伯的高灵敏度红外能力帮助科学家确定了产生千新星的两颗中子星的家庭地址。

这张来自韦伯NIRCam（近红外相机）仪器的图像突出显示了GRB230307A的千新星及其前母星系以及其他星系和前景恒星的局部环境。中子星被踢出它们的母星系，行进了大约12万光年的距离，大约是银河系的直径，几亿年后最终合并。图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI、AndrewLevan（IMAPP、Warw）

该研究的合著者、伯明翰大学天文学助理教授BenGompertz博士解释道：“伽马射线暴来自以接近光速行进的强大射流，在这种情况下是由两个中子星之间的碰撞驱动的。”这些恒星花了数十亿年的时间相互螺旋运动，然后碰撞产生了我们今年三月观察到的伽马射线爆发。合并地点大约是它们所在星系外银河系的长度（约120,000光年），这意味着它们肯定是一起发射出去的。”

冈珀茨解释说：“碰撞中子星提供了合成非常重元素所需的条件，这些新元素的放射性光芒为我们在爆炸消退时检测到的千新星提供了动力。千新星极其罕见，并且很难观察和研究，这就是为什么这一发现如此令人兴奋。”

GRB230307A是迄今为止观测到的最亮的伽马射线暴之一，比整个银河系的总和还要亮一百万倍以上。这是中子星合并后第二次利用光谱观测检测到单个重元素，为了解这些生命所需的重要组成部分是如何形成的提供了宝贵的见解。

该研究的主要作者、荷兰拉德堡德大学天体物理学教授安德鲁·莱万(AndrewLevan)表示：“距离德米特里·门捷列夫(DmitriMendeleev)写下元素周期表仅150多年，我们现在终于可以开始填补最后的空白了。多亏了詹姆斯·韦伯望远镜，我们才能了解一切事物是在哪里制造的。”

了解伽马射线暴的持续时间

GRB230307A持续了200秒，这意味着它被归类为长时间伽马射线爆发。这是不寻常的，因为持续时间不到两秒的短伽马射线暴更常见是由中子星合并引起的。像这样的长伽马射线爆发通常是由大质量恒星的爆炸性死亡引起的。

研究人员现在正在寻求更多地了解这些中子星合并是如何进行的，以及它们如何为这些巨大的元素产生爆炸提供动力。

该研究的合著者、伯明翰大学博士后研究员萨曼莎·奥茨博士（现为兰卡斯特大学讲师）表示：“就在几年前，像这样的发现是不可能的，但感谢詹姆斯·韦伯太空望远镜，我们可以观察到这些合并的精致细节。”

冈珀茨博士总结道：“直到最近，我们还不认为合并能够为伽马射线爆发提供超过两秒的动力。我们的下一个工作是找到更多这样的长期合并，并更好地了解推动它们的因素，以及是否正在产生更重的元素。这一发现为我们对宇宙及其运作方式的变革性理解打开了大门。”