天文台的快速反射捕捉转瞬即逝的闪光

来自最遥远的确认短伽玛射线爆发(SGRB)之一的光学余辉的快速跟进,被认为是两个中子星的合并,正在向这些神秘的物体投射新的光。NSF的NOIRLab计划国际双子座天文台所做的观测证实了天体的距离,并将其置于宇宙正午的正午时代,当时宇宙正处于其“少年时代”并迅速形成恒星。SGRB在宇宙历史的早期出现可能会改变有关其起源的理论,特别是两个中子星合并需要多长时间才能产生这些强大的事件。精确定位的SGRB很少见,通常每年仅检测7-8个,这是最遥远的高置信度SGRB,具有光学余辉检测功能。

研究人员已经使用8.1米的Gemini North望远镜测量了有史以来最远的短伽玛射线爆发(SGRB)之一的光学余辉。认为是由两个中子星合并产生的,SGRB是灾难性的事件,就其基本性质而言几乎是不可思议的,在大约一秒钟内发射出大量能量。双子座对新的,遥远的SGRB的观测表明,对于某些系统,此过程可能会出乎意料地迅速发生-大型双星系统在超新星爆炸中幸存,成为中子星双星,然后这些双星在不到十亿年的时间里螺旋旋转在一起,形成了一个SGRB。该研究将发表在《天体物理学杂志快报》上。

这个物体名为GRB181123B,因为它是2018年11月23日感恩节之夜发现的第二个爆炸,最初是由NASA的尼尔·盖勒斯·斯威夫特天文台发现的。当Swift卫星发生事件的警报在世界各地广播时,几台望远镜训练了他们对此的看法。几个小时之内,西北大学的一个团队在夏威夷毛努阿卡的双子座北望远镜上使用了也是成像仪的双子座多物体光谱仪(GMOS)记录了该物体的微弱余辉。

“我们利用Gemini North及其GMOS成像仪独特的快速响应能力和出色的灵敏度,在发现爆炸后仅几个小时就获得了深入的观测结果,”天体物理学跨学科探索与研究中心(CIERA)的Kerry Paterson说)领导研究团队的美国西北大学)。“双子座的图像非常清晰,使我们能够将位置精确定位到特定的星系。”

美国国家科学基金会的汉斯·克里姆说:“这是时域天文学的一个很好的例子,涉及对一个迅速发展的事件进行非常迅速的跟踪。”“双子座的迅速反应对于迅速捕捉到这一事件至关重要,光学和红外数据使多信使天文学更加兴奋,在那里,对光,引力波,中微子和宇宙射线的观察共同构成了一个令人信服的故事。”

与双子座观测一起,该团队使用位于夏威夷的WM凯克天文台和位于亚利桑那州霍普金斯山的弗雷德·劳伦斯·惠普普天文台的多镜望远镜(MMT)进行了后续观测。研究人员随后利用智利的Gemini South红外热像仪和光谱仪FLAMINGOS-2获得了宿主银河系的光谱,从而确定了SGRB的距离。发现该物体距离我们约有100亿光年,使其成为第二遥远的已确认SGRB,并且是具有光学余辉检测功能的最遥远的高置信度SGRB。与在附近的宇宙中合并中子星引力波的检测相比,SGRB是遥远的类似物。

他说:“光谱中某些模式的识别以及来自三个天文台的星系的颜色,使我们能够精确地限制距离并将其固化为迄今为止Swift开展16年以来最遥远的SGRB之一。”帕特森。

快速跟踪来自Swift的爆破发现至关重要。用望远镜无法及时观察到许多SGRB,以捕获光。余辉发出的光迅速消失,大型灵敏的望远镜可能需要相应的时间才能中断其正常的观测计划,并移至新的目标以开始其后续观测。

一旦用双子座对SGRB进行了光学检测,并确定了它的宿主星系,研究小组就能够确定产生SGRB的星系中母体恒星种群的关键特性。

“执行'法证'以了解SGRB的当地环境及其星系的样子可以告诉我们很多有关这些系统的基本物理知识,例如SGRB祖细胞的形成以及它们合并所需的时间。”西北大学方文辉和该研究的合著者。“我们当然没想到会发现一个非常遥远的SGRB,因为它们非常稀有和微弱,但我们感到惊喜!这激励我们去尽我们所能。

迄今已测量距离的43项高可信度SGRB中的大多数已发现离家较近。遥远的SGRB提供了一种独特的方法来研究宇宙更年轻时的相同类型的事件-宇宙中的繁忙时期是恒星快速形成且星系快速增长。添加另一个很遥远SGRB的人口可能改变天文学家这些的了解事件,特别是需要多长时间两颗中子星星合并,以及中子星合并这个时代的宇宙的历史过程中的速度。方说:“在宇宙历史的早期发现SGRB可能意味着至少某些中子星对可能需要相对迅速地聚集在一起。”

“借助适当的望远镜资源和专门的后续设施(例如双子座天文台),我们可以开启发现遥远的SGRB的新纪元,从而推动对过去事件的进一步研究,并对未来事件进行类似的后续行动, ”帕特森说。

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