首次使用毫米波长的光观察到中子星与另一颗恒星合并的后果。遥远的合并发生在宇宙大约 55 亿年的时候，紧随其后的是天文学家发现的最有活力的短持续时间伽马射线暴 (SGRB) 之一。它还留下了有史以来最明亮的余辉之一。这些对余辉的最新毫米波长观测可以帮助天文学家了解重元素是如何在这种灾难性的合并中形成的。
短暴被称为 GRB 211106A，它的伽马射线于 2021 年被发现。现在，Tanmoy Laskar及其同事使用智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列 (ALMA) 射电望远镜观察余辉中的毫米波长光。在电磁光谱中，这种光介于红外线和微波之间。
涉及中子星的爆炸性合并被认为会形成铂和金等重元素。因此，了解这些合并是如何进行的对于了解星系如何演化以及最终如何在地球等行星中出现重元素非常重要。
“在无线电波长上检测到的短暴余辉很少。这是因为，虽然它们非常明亮，但这些爆炸发生在遥远的星系中，这意味着对于我们在地球上的望远镜来说，它们发出的光可能非常微弱，”拉斯卡解释说，他很快将加入犹他大学。“目前已知的短暴射电余辉大约只有六次。尽管进行了近 20 年的搜索，但在毫米波长上没有发现任何东西。”
Laskar 解释说，从短暴发现毫米辐射特别有用，因为光线不受通过银河系中的电离气体的影响，这可能会使对较长波长无线电波的观测结果的解释具有挑战性。毫米光也不受量子效应的影响，量子效应会使远距离高能 X 射线的解释变得困难。
西北大学的团队成员Wen-fai Fong补充说，毫米波可以让天文学家“看穿”通常对其他波长不透明的阻碍物质。她补充说：“这些观察结果表明，在这次伽马射线爆发附近有大量尘埃。”“这解释了为什么我们没有从爆发中观察到任何可见光。”
事实上，结合不同波长光的观察结果是更清晰地揭示这一强大事件的关键。西北大学的Genevieve Schroeder告诉物理世界，将 GRB 211106A 的毫米波观测与 X 射线数据相结合，表明该团队的伽马射线爆发的能量和范围有多大。
Laskar 补充说：“了解这些特性有助于我们更好地了解这些极端爆炸的前身——中子星合并”。
“当恒星合并时，由此产生的爆炸伴随着以接近光速移动的物质射流，”拉斯卡说。“当其中一个喷流指向地球时，我们会观察到伽马射线辐射的短脉冲，即短暴。”
伽马射线信号转瞬即逝——仅持续几分之一秒——因此很难单独使用短暴来确定合并的位置。幸运的是，当喷射流撞击合并周围的气体时，它会产生更持久的余辉，天文学家可以看到。“捕捉余辉光对于确定爆发来自哪个星系以及更多地了解爆发本身至关重要，”拉斯卡解释说。
尽管如此，施罗德表示，团队的成功并不能得到保证。“这次观察是我们第一次将 ALMA 指向短暴，由于 ALMA 非凡的灵敏度，我们只能检测到余辉。由于望远镜灵敏度较低，之前对短暴的毫米波观测导致无法检测到，因此这次爆发确实凸显了 ALMA 的惊人能力。”
首次观测到两颗中子星的壮观碰撞
由于 GRB 211106A 随着余辉的消退，已经在多个波长上进行了研究，Fong 说，该团队可能不会再考虑与 ALMA 的这种特殊合并。
虽然已经从中子星合并中看到了引力波，但在 GRB 211106A 中没有看到它们。这是因为对于现有的引力波探测器来说，信号太微弱了，无法观测到。然而，Fong 指出，未来几代引力波探测器将很快能够探测到与 GRB 211106A 一样远的合并。
“那将是一个非常激动人心的时代，因为检测短暴与它们的引力波将成为常规。”