追踪到古代星系核心的长持续时间伽马射线暴

与大多数由大质量恒星爆炸或中子星偶然合并引起的伽马射线爆发不同，被称为GRB 191019A的长伽马射线爆发事件来自超大质量恒星周围拥挤环境中恒星或恒星残骸的碰撞。研究人员对来自双子座南望远镜的数据进行了分析，该望远镜是国家科学基金会 NOIRLab 运营的国际双子座天文台的一部分。

宇宙中的大多数恒星都会以可预测的方式死亡，具体取决于它们的质量。

像太阳这样质量相对较低的恒星在老年时会脱落外层，最终褪色成为白矮星。

质量越大的恒星在灾难性的超新星爆炸中燃烧得越亮，死亡得越快，从而产生中子星和黑洞等超致密物体。

如果两个这样的恒星残骸形成双星系统，它们最终也可能发生碰撞。

然而，新的研究指出了一种长期假设但从未见过的第四种选择。

拉德堡德大学天文学家安德鲁·莱文说：“我们的新结果表明，恒星可能会在宇宙中一些最密集的区域中遭遇灭亡，在那里它们可能会发生碰撞。”

“这对于了解恒星如何死亡以及回答其他问题是令人兴奋的，例如哪些意想不到的来源可能会产生我们可以在地球上检测到的引力波。”

古代星系早已过了恒星形成的鼎盛期，即使有，也几乎没有剩余的巨星，巨星是长伽马射线暴(GRB)的主要来源。

然而，它们的核心充满了恒星和大量超致密的恒星遗迹，如白矮星、中子星和黑洞。

天文学家长期以来一直怀疑，在超大质量黑洞周围的湍流活动蜂巢中，两个恒星物体碰撞产生伽玛暴只是时间问题。然而，此类合并的证据一直难以捉摸。

此类事件发生的第一个迹象出现在 2019 年 10 月 19 日，当时宇航局尼尔·格尔尔斯·斯威夫特天文台检测到一道持续一分钟多一点的明亮伽马射线闪光——GRB 191019A。

天文学家随后利用南双子座对伽玛射线暴的消退余辉进行了长期观测，以了解更多关于它的起源的信息。

这些观测结果使天文学家能够将GRB 191019A的位置精确定位到距古代星系核不到100光年的区域，这使得它非常靠近星系的超大质量黑洞。

研究人员还没有发现相应超新星的证据，这会在南双子座研究的光上留下印记。

莱文博士说：“我们的后续观察告诉我们，这次爆发很可能是由两个致密天体合并引起的，而不是一颗大质量恒星的坍缩。”

“通过将其位置精确定位到先前确定的古代星系的中心，我们获得了第一个诱人的证据，表明恒星走向灭亡的新途径。”

在正常的银河环境中，中子星和黑洞等恒星残骸碰撞产生长伽玛暴的情况被认为是极其罕见的。

然而，古代星系的核心完全不正常，可能有一百万甚至更多的恒星挤在一个只有几光年宽的区域中。

如此极端的人口密度可能足够大，以至于偶尔会发生恒星碰撞，特别是在超大质量黑洞的巨大引力影响下，这会扰乱恒星的运动并使它们朝随机方向倾斜。

最终，这些任性的恒星会相交并合并，引发巨大的爆炸，从遥远的宇宙距离都可以观察到。

此类事件可能经常发生在宇宙中类似拥挤的区域，但直到此时才被注意到。

它们默默无闻的一个可能原因是银河系中心充满了尘埃和气体，这可能会掩盖伽玛射线暴的初始闪光和由此产生的余辉。

GRB 191019A 可能是一个罕见的例外，它使天文学家能够探测到爆发并研究其后遗症。

“像这样的伽马射线暴研究是一个很好的例子，说明了该领域如何通过许多设施的共同努力而真正取得进步，从伽玛暴的探测，到用双子座等望远镜发现余辉和距离，再到对事件的详细剖析”莱文博士说。

一篇描述这一发现的论文今天发表在《自然天文学》杂志上。