來(lái)自最遙遠(yuǎn)的確認(rèn)短伽瑪射線爆發(fā)(SGRB)之一的光學(xué)余輝的快速跟進(jìn)，被認(rèn)為是兩個(gè)中子星的合并，正在向這些神秘的物體投射新的光。NSF的NOIRLab計(jì)劃國(guó)際雙子座天文臺(tái)所做的觀測(cè)證實(shí)了天體的距離，并將其置于宇宙正午的正午時(shí)代，當(dāng)時(shí)宇宙正處于其“少年時(shí)代”并迅速形成恒星。SGRB在宇宙歷史的早期出現(xiàn)可能會(huì)改變有關(guān)其起源的理論，特別是兩個(gè)中子星合并需要多長(zhǎng)時(shí)間才能產(chǎn)生這些強(qiáng)大的事件。精確定位的SGRB很少見(jiàn)，通常每年僅檢測(cè)7-8個(gè)，這是最遙遠(yuǎn)的高置信度SGRB，具有光學(xué)余輝檢測(cè)功能。

研究人員已經(jīng)使用8.1米的Gemini North望遠(yuǎn)鏡測(cè)量了有史以來(lái)最遠(yuǎn)的短伽瑪射線爆發(fā)(SGRB)之一的光學(xué)余輝。認(rèn)為是由兩個(gè)中子星合并產(chǎn)生的，SGRB是災(zāi)難性的事件，就其基本性質(zhì)而言幾乎是不可思議的，在大約一秒鐘內(nèi)發(fā)射出大量能量。雙子座對(duì)新的，遙遠(yuǎn)的SGRB的觀測(cè)表明，對(duì)于某些系統(tǒng)，此過(guò)程可能會(huì)出乎意料地迅速發(fā)生-大型雙星系統(tǒng)在超新星爆炸中幸存，成為中子星雙星，然后這些雙星在不到十億年的時(shí)間里螺旋旋轉(zhuǎn)在一起，形成了一個(gè)SGRB。該研究將發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上。

這個(gè)物體名為GRB181123B，因?yàn)樗?018年11月23日感恩節(jié)之夜發(fā)現(xiàn)的第二個(gè)爆炸，最初是由NASA的尼爾·蓋勒斯·斯威夫特天文臺(tái)發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)Swift衛(wèi)星發(fā)生事件的警報(bào)在世界各地廣播時(shí)，幾臺(tái)望遠(yuǎn)鏡訓(xùn)練了他們對(duì)此的看法。幾個(gè)小時(shí)之內(nèi)，西北大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)在夏威夷毛努阿卡的雙子座北望遠(yuǎn)鏡上使用了也是成像儀的雙子座多物體光譜儀(GMOS)記錄了該物體的微弱余輝。

“我們利用Gemini North及其GMOS成像儀獨(dú)特的快速響應(yīng)能力和出色的靈敏度，在發(fā)現(xiàn)爆炸后僅幾個(gè)小時(shí)就獲得了深入的觀測(cè)結(jié)果，”天體物理學(xué)跨學(xué)科探索與研究中心(CIERA)的Kerry Paterson說(shuō))領(lǐng)導(dǎo)研究團(tuán)隊(duì)的美國(guó)西北大學(xué))。“雙子座的圖像非常清晰，使我們能夠?qū)⑽恢镁_定位到特定的星系。”

美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的漢斯·克里姆說(shuō)：“這是時(shí)域天文學(xué)的一個(gè)很好的例子，涉及對(duì)一個(gè)迅速發(fā)展的事件進(jìn)行非常迅速的跟蹤。”“雙子座的迅速反應(yīng)對(duì)于迅速捕捉到這一事件至關(guān)重要，光學(xué)和紅外數(shù)據(jù)使多信使天文學(xué)更加興奮，在那里，對(duì)光，引力波，中微子和宇宙射線的觀察共同構(gòu)成了一個(gè)令人信服的故事。”

與雙子座觀測(cè)一起，該團(tuán)隊(duì)使用位于夏威夷的WM凱克天文臺(tái)和位于亞利桑那州霍普金斯山的弗雷德·勞倫斯·惠普普天文臺(tái)的多鏡望遠(yuǎn)鏡(MMT)進(jìn)行了后續(xù)觀測(cè)。研究人員隨后利用智利的Gemini South紅外熱像儀和光譜儀FLAMINGOS-2獲得了宿主銀河系的光譜，從而確定了SGRB的距離。發(fā)現(xiàn)該物體距離我們約有100億光年，使其成為第二遙遠(yuǎn)的已確認(rèn)SGRB，并且是具有光學(xué)余輝檢測(cè)功能的最遙遠(yuǎn)的高置信度SGRB。與在附近的宇宙中合并中子星引力波的檢測(cè)相比，SGRB是遙遠(yuǎn)的類(lèi)似物。

他說(shuō)：“光譜中某些模式的識(shí)別以及來(lái)自三個(gè)天文臺(tái)的星系的顏色，使我們能夠精確地限制距離并將其固化為迄今為止Swift開(kāi)展16年以來(lái)最遙遠(yuǎn)的SGRB之一。”帕特森。

快速跟蹤來(lái)自Swift的爆破發(fā)現(xiàn)至關(guān)重要。用望遠(yuǎn)鏡無(wú)法及時(shí)觀察到許多SGRB，以捕獲光。余輝發(fā)出的光迅速消失，大型靈敏的望遠(yuǎn)鏡可能需要相應(yīng)的時(shí)間才能中斷其正常的觀測(cè)計(jì)劃，并移至新的目標(biāo)以開(kāi)始其后續(xù)觀測(cè)。

一旦用雙子座對(duì)SGRB進(jìn)行了光學(xué)檢測(cè)，并確定了它的宿主星系，研究小組就能夠確定產(chǎn)生SGRB的星系中母體恒星種群的關(guān)鍵特性。

“執(zhí)行'法證'以了解SGRB的當(dāng)?shù)丨h(huán)境及其星系的樣子可以告訴我們很多有關(guān)這些系統(tǒng)的基本物理知識(shí)，例如SGRB祖細(xì)胞的形成以及它們合并所需的時(shí)間。”西北大學(xué)方文輝和該研究的合著者。“我們當(dāng)然沒(méi)想到會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)非常遙遠(yuǎn)的SGRB，因?yàn)樗鼈兎浅Ｏ∮泻臀⑷?，但我們感到驚喜!這激勵(lì)我們?nèi)ケM我們所能。

迄今已測(cè)量距離的43項(xiàng)高可信度SGRB中的大多數(shù)已發(fā)現(xiàn)離家較近。遙遠(yuǎn)的SGRB提供了一種獨(dú)特的方法來(lái)研究宇宙更年輕時(shí)的相同類(lèi)型的事件-宇宙中的繁忙時(shí)期是恒星快速形成且星系快速增長(zhǎng)。添加另一個(gè)很遙遠(yuǎn)SGRB的人口可能改變天文學(xué)家這些的了解事件，特別是需要多長(zhǎng)時(shí)間兩顆中子星星合并，以及中子星合并這個(gè)時(shí)代的宇宙的歷史過(guò)程中的速度。方說(shuō)：“在宇宙歷史的早期發(fā)現(xiàn)SGRB可能意味著至少某些中子星對(duì)可能需要相對(duì)迅速地聚集在一起。”

“借助適當(dāng)?shù)耐h(yuǎn)鏡資源和專(zhuān)門(mén)的后續(xù)設(shè)施(例如雙子座天文臺(tái))，我們可以開(kāi)啟發(fā)現(xiàn)遙遠(yuǎn)的SGRB的新紀(jì)元，從而推動(dòng)對(duì)過(guò)去事件的進(jìn)一步研究，并對(duì)未來(lái)事件進(jìn)行類(lèi)似的后續(xù)行動(dòng)， ”帕特森說(shuō)。