天文学家利用美国宇航局的 JWST 和其他望远镜探测到了中子星碰撞产生的明亮伽马射线暴，从而首次在太空中直接观测到了碲等重金属。这一发现揭示了宇宙中重元素的起源。

天空中一阵非同寻常的高能量光线将天文学家指向了距离地球9亿光年的一对金属锻造中子星。天文学家利用多个天文台，在两颗合并的中子星中直接探测到了碲。

包括麻省理工学院科学家在内的一个国际天文学家小组在最近发表在《自然》杂志上的一项研究中报告说，他们探测到了一个极其明亮的www.196nk.cn伽马射线暴（GRB），这是宇宙中已知的最强大的爆炸类型。这个特殊的伽马射线暴是迄今为止探测到的第二亮的伽马射线暴，天文学家随后追溯到该伽马射线暴的起源是两颗正在合并的中子星。中子星是大质量恒星坍缩后的超密度内核，被认为是宇宙中许多重金属的诞生地。

太空中重金属的证据

研究小组发现，当这些恒星相互盘旋并最终合并时，它们以 GRB 的形式释放出巨大的能量。而且，天文学家们还首次在恒星的残骸中直接探测到了重金属的迹象。具体地说，他们捕捉到了碲的清晰信号，碲是一种重金属，有轻微毒性，在地球上比铂还要稀有，但被认为在整个宇宙中都很丰富。

在这幅艺术家的构想图中，两颗中子星开始合并，喷射出高速粒子流并产生碎片云。资料来源：A. Simonnet（索诺玛州立大学）和戈达德太空飞行中心

天文学家估计，合并释放出的碲足以相当于 300 个地球的质量。如果碲是存在的，那么合并一定还搅动了其他密切相关的元素，比如碘，碘是地球上大部分生命所必需的矿物质营养元素。

全球天文努力

这一发现是全球天文学家共同努力的结果，他们使用了美国宇航局的詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）以及其他地面和太空望远镜，包括美国宇航局的TESS卫星（麻省理工学院领导的一项任务）和智利的甚大望远镜（VLT）。

这项研究的合著者、麻省理工学院卡弗里天体物理与空间研究所博士后本杰明-施奈德（Benjamin Schneider）说："这一发现是我们对宇宙中重元素形成地点的认识向前迈出的重要一步，它展示了将不同波长的观测结合起来揭示这些能量极高的爆炸的新见解的威力。"

这项研究由荷兰拉德布德大学（Radboud U196世界之最niversity）的安德鲁-莱万（Andrew Levan）和英国华威大学（University of Warwick）共同领导。

2023年3月7日，NASA的费米伽玛射线太空望远镜探测到了最初的爆发，并确定这是一次异常明亮的伽玛射线暴，天文学家将其命名为GRB 230307A。

迈克尔-法斯诺当时是麻省理工学院的研究科学家，现在是德克萨斯理工大学的助理教授。"在伽马射线天文学中，你通常要计算单个光子。但是有这么多光子射入，探测器无法分辨单个光子，这有点像将仪表打到了最大值。"

JWST/NIRCam 拍摄的 GRB 230307A 星场图像，显示了相关的千新星及其宿主星系。图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Andrew Levan（IMAPP、Warw）

这次超亮爆发的时间也特别长，持续了200秒，而中子星合并通常会产生短GRB，闪烁时间不到两秒。这种明亮而持久的耀斑立即引起了全世界的兴趣，天文学家们将大量其他望远镜对准了这个爆发。这一次，伽马射线爆发的亮度对科学家们有利，因为太阳系各地的卫星都探测到了伽马射线耀斑。通过对这些观测数据进行三角测量，天文学家锁定了伽玛射线暴的位置--在南天的山案座内。

在麻省理工学院，施耐德和法斯诺加入了多管齐下的搜索。在费米首次探测到GRB 230307A后不久，Fausnaugh检查了TESS卫星拍摄的数据中是否出现了这一爆发，而TESS卫星恰好指向最初探测到GRB 230307A的同一片天空。Fausnaugh 回过头来查看了 TESS 的那部分数据，发现了这个爆发，然后从头到尾追踪了它的活动。

"我们可以同时看到所有的东西，"Fausnaugh 说。"我们看到了一个非常明亮的闪光，接着是一个小凸起，或者说是余辉。这是一条非常独特的光曲线。如果没有 Thttp://www.196nk.cnESS，几乎不可能观测到与伽马射线同时出现的早期光学闪光。"

与此同时，施奈德用另一个地面望远镜：智利的甚大望远镜（VLT）对该爆发进行了研究。作为在这台望远镜上运行的大型伽玛射线暴观测项目的成员，施奈德碰巧在费米首次观测后不久值班，并将望远镜对准了射线暴。

VLT 的观测结果与 TESS 的数据相吻合，并揭示了一个同样奇特的模式： GRB的发射似乎从蓝色波长迅速过渡到了红色波长。这种模式是千新星的特征--千新星是一种大爆炸，通常发生在两颗中子星相撞时。麻省理工学院研究小组的分析，结合世界各地的其他观测结果，帮助确定了这一GRB很可能是两颗中子星合并的产物。

追踪中子星合并

合并本身源自何处？为此，天文学家们求助于 JWST 的深视场观测，因为 JWST 比其他任何望远镜都能看得更远。天文学家利用 JWST 观测了 GRB 230307A，希望找出中子星起源的宿主星系。望远镜的图像显示，奇怪的是，GRB 似乎与任何宿主星系都没有联系。但附近似乎确实有一个星系，196世界之最距离大约 12 万光年。

望远镜的观测结果表明，这些中子星是从附近的星系中被踢出来的。它们很可能是作为双星系统中的一对大质量恒星形成的。最终，这两颗恒星都坍缩成了中子星，在强大的事件中，这对中子星被"踢"出了它们的母星系，导致它们逃到了一个新的地方，在那里，它们慢慢地相互盘旋，几亿年后，它们合并了。

在合并产生的高能辐射中，JWST 还探测到了一个清晰的碲信号。虽然大多数恒星都能产生铁以下的轻元素，但人们认为宇宙中所有其他较重的元素都是在中子星合并等更极端的环境中形成的。JWST对碲的探测进一步证实了最初的伽马射线暴是由中子星合并产生的。

施耐德说："对于JWSebOedDTQeMT来说，这仅仅是个开始，它已经带来了巨大的变化。在未来几年里，将会探测到更多的中子星合并。JWST 与其他强大天文台的结合对于揭示这些极端爆炸的本质至关重要。"