伽马射线暴作为不同类型垂死恒星的特征的标准观点可能需要改写。 在理论模型的支持下，最近的天文观测揭示了中子星合并的新观测指纹，这可能会揭示整个宇宙中重元素的产生。
洛斯阿拉莫斯国家实验室的天体物理学家兼实验室研究员克里斯·弗莱尔 (Chris Fryer) 说：“天文学家长期以来一直认为伽马射线暴分为两类：恒星内爆造成的持续时间较长的爆发和致密恒星物体合并造成的短期爆发。” Fryer 是今天发表在《自然》杂志上的一篇关于这一现象的论文的合著者和建模团队的负责人。 “但在最近观察到的事件中，我们发现了一个千新星和一个持续时间很长的伽马射线爆发，这给这个简单的画面带来了麻烦。”
超新星/超新星是内爆物体在这些爆炸中产生的可见光瞬变物体，而千新星是通过合并致密物体产生的可见光瞬变物体，其中至少有一颗是中子星。 伽马射线暴可以伴随两种类型的瞬变。 超新星是在大质量恒星爆炸时产生的。 只有一小部分超新星产生于产生伽马射线暴的爆炸机制。
伽马射线暴的长短
持续时间长的 GRB（超过两秒）通常与超新星有关，而持续时间短的 GRB（少于两秒）通常与中子星合并有关。 这些各种形式的可观察到的电磁辐射都被称为瞬变。 中子星合并形成了一些最重的元素——元素周期表中铁以外的元素。
2021 年 12 月 11 日，多个天文台和卫星记录到一次非常明亮的 50 秒伽马射线爆发以及与爆发相关的光学、红外和 X 射线发射。 这次长爆发相对较近——在与银河系不同的星系中大约 10 亿光年——但它的发射特征不符合长爆发事件的特征。 相反，证据表明在一个理论化但以前未观察到的混合事件中发生了致密天体合并，该事件产生千新星但会发出持续时间长的伽马射线暴。
“我们在洛斯阿拉莫斯的建模团队将观测结果与一套超新星和千新星模拟进行了比较，我们无法令人信服地将信号与超新星模型相匹配，而几个千新星模型给出了光学和红外数据点的良好匹配，”这篇论文的合著者、洛斯阿拉莫斯建模团队的成员 Ryan Wollaeger 说。 “然而，要充分理解这种瞬变，还需要进行更多的理论建模。”
挑战标准理解
“这种检测打破了我们对伽马射线暴的标准观念，”Eve Chase 说，她也是该论文的合著者、洛斯阿拉莫斯的博士后和洛斯阿拉莫斯团队的成员。 “我们不能再假设所有持续时间短的爆发都来自中子星合并，而持续时间长的爆发来自超新星。我们现在意识到伽马射线爆发更难分类。这种检测推动了我们对伽马射线的理解-射线爆发到极限。”
这项名为 GRB211211A 的观测提供了混合事件的第一个直接证据。 引力波观测将证实 GRB211211A 的性质，但不幸的是，LIGO（激光干涉仪引力波天文台）等灵敏的引力波探测器在此次探测时并未运行。
Fryer 说，虽然持续时间长的爆发挑战了对紧凑双星合并模型的公认理解，但合并仍然解释了 GRB211211A 的所有其他观察到的特征。
弗赖尔和他的博士。 顾问斯坦·伍斯利 (Stan Woosley) 于 1999 年创造并发展了广为接受的黑洞吸积盘范式，作为对两类伽马射线暴事件的最简单解释。 在这种范式下，合并致密天体及其由引力吸引的物质（吸积盘）形成的光环，将产生持续时间短的伽马射线暴。 大质量恒星坍缩成超新星，具有更长寿命的吸积盘，会产生更长时间的爆发。 Fryer 说，越来越多的观察结果支持这两个类别以及与它们相关的恒星物体类型。
一个由大学、研究机构、美国宇航局和洛斯阿拉莫斯的研究人员组成的国际团队合作开展了这项工作。 Fryer 领导了建模团队，其中包括 Wollaeger 和 Chase。 洛斯阿拉莫斯团队开发了在超级计算机上运行的超新星和千新星建模代码。 将这些代码应用于观测数据是解释 GRB211211A 观测结果的关键。
