詹姆斯·韦伯望远镜发现了大爆炸以来最大爆炸的起源——揭示了一个新的宇宙学之谜

2022 年发生的一次绰号为“船”的伽马射线暴被认为是人类有史以来目睹的最明亮的爆炸。但詹姆斯·韦伯望远镜对其起源的探索却引发了更多问题。

詹姆斯·韦伯太空望远镜发现了大爆炸以来最强大的宇宙爆炸的原因。

这次爆炸（昵称为船或“有史以来最亮的”）是一次伽马射线爆发（GRB），它向地球喷射出的光子能量比大型强子对撞机内发现的光子能量还要多。这束光于 2022 年 10 月 9 日被轨道和地面望远镜探测到，来自 24 亿光年之外的射手座。 

现在，一组科学家已经追踪到 BOAT 可能起源于一颗巨大恒星坍塌后产生的巨大超新星。 

然而他们的研究揭示了一个新的谜团——像船后面的超新星这样的超新星应该是铂和金等重元素的宇宙工厂，但当研究人员观察时，他们没有发现任何证据。科学家们于 4 月 12 日在《自然天文学》杂志上发表了他们的发现。

研究报告的主要作者、西北大学的天体物理学家彼得·布兰查德（Peter Blanchard）表示：“当我们确认伽玛暴是由一颗大质量恒星的塌缩产生时，这让我们有机会检验宇宙中一些最重元素是如何形成的假设。”大学在一份声明中说。 “我们没有看到这些重元素的特征，这表明像船这样能量极高的伽玛暴不会产生这些元素。

布兰查德补充道：“这并不意味着所有伽马射线暴都不会产生它们，但随着我们继续了解这些重元素的来源，这是一条关键信息。”

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当一颗大质量恒星耗尽燃料时，它会崩溃，然后在巨大的超新星爆炸中向外爆炸，留下超密集的中子星或黑洞。正是这些恒星爆炸——有时甚至是两颗中子星之间的碰撞——产生了强大的伽马射线爆发，太空甚至地球上的天文台都可以捕捉到这些伽马射线爆发。

20 世纪 60 年代，美国军用卫星意外探测到了第一批伽马射线暴。从那时起，他们继续寻找能够探测其高能光的设备。但当这艘船出现时，它的亮度至少比任何其他宇宙爆炸都要亮10倍。

布兰查德说：“这次事件产生了一些由旨在探测伽马射线的卫星记录到的最高能量的光子。” “这是地球每万年才会发生一次的事件。”

事实上，这次爆发非常明亮，以至于天文学家必须等待六个月才能让它平息，然后才能使用詹姆斯·韦伯太空望远镜直接观察它。

布兰查德说：“GRB 非常明亮，以至于在爆发后的最初几周和几个月内掩盖了任何潜在的超新星特征。” “这个时候，GRB的所谓余辉就像汽车的前灯直冲着你，让你看不到汽车本身。所以，我们必须等待它显着消退，才能给我们一个机会看到超新星。”

将 JWST 的近红外光谱仪 (NIRSpec) 仪器指向爆炸源后，研究人员发现了超新星中常见的元素（例如氧和钙）的特征。但他们在碎片中没有发现任何比铁重的元素，这可能排除了像船这样的明亮爆炸是重金属产生者的可能性。

令人惊讶的是，尽管伽马射线暴的亮度极高，但它所产生的超新星却具有相当平均的亮度。研究人员表示，BOAT 的非凡强度可能是由于爆炸恒星的物质沿着异常狭窄的相对论射流（一种近光速的带电物质流）输送而获得的。

犹他大学物理学助理教授坦莫伊·拉斯卡 (Tanmoy Laskar) 在声明中表示：“这就像将手电筒的光束聚焦到狭窄的柱子上，而不是扫过整面墙的宽光束。” “事实上，这是迄今为止伽马射线爆发中看到的最窄的喷流之一，这给了我们一个暗示，为什么余辉看起来如此明亮。可能还有其他因素造成，这个问题研究人员将在未来几年进行研究。”

研究人员表示，他们的下一步将是使用 JWST 来观察其他超新星。对比它们不同的亮度、喷流、化学元素和宿主星系特征可以帮助他们弄清楚这艘船有多么不寻常，以及宇宙重元素的形成条件。