JWST 在致密天体并合中对重中子俘获元素的探测
高能天体物理现象
2024-02-09 v1 宇宙学与河外天体物理
摘要
中子星和黑洞等双致密天体的并合是天体物理学多个领域的核心关注点，包括作为伽马射线暴（GRBs）的前身、高频引力波源以及可能通过快中子俘获（r-过程）产生重元素核合成的地点。这些重元素包含一些具有重大地球物理、生物和文化重要性的元素，如钍、碘和金。本文呈现对异常明亮的伽马射线暴 GRB 230307A 的观测。我们表明 GRB 230307A 属于与致密天体并合相关的长伽马射线暴类，并含有类似于 AT2017gfo 的千新星，而后者与引力波并合 GW170817 相关。我们在暴后 29 和 61 天获取了詹姆斯·韦伯空间望远镜中红外（mid-IR）成像与光谱。光谱显示 2.15 微米处的发射线，我们将其解释为碲（原子质量 A=130），以及一个非常红的光源，由于镧系元素的产生，其大部分光发射于中红外。这些观测表明 GRB 中的核合成可创造跨越宽广原子质量范围的 r-过程元素，并在全宇宙重元素核合成中发挥核心作用。
引用
@article{arxiv.2307.02098,
title = {JWST detection of heavy neutron capture elements in a compact object merger},
author = {A. Levan and B. P. Gompertz and O. S. Salafia and M. Bulla and E. Burns and K. Hotokezaka and L. Izzo and G. P. Lamb and D. B. Malesani and S. R. Oates and M. E. Ravasio and A. Rouco Escorial and B. Schneider and N. Sarin and S. Schulze and N. R. Tanvir and K. Ackley and G. Anderson and G. B. Brammer and L. Christensen and V. S. Dhillon and P. A. Evans and M. Fausnaugh and W. -F. Fong and A. S. Fruchter and C. Fryer and J. P. U. Fynbo and N. Gaspari and K. E. Heintz and J. Hjorth and J. A. Kennea and M. R. Kennedy and T. Laskar and G. Leloudas and I. Mandel and A. Martin-Carrillo and B. D. Metzger and M. Nicholl and A. Nugent and J. T. Palmerio and G. Pugliese and J. Rastinejad and L. Rhodes and A. Rossi and S. J. Smartt and H. F. Stevance and A. Tohuvavohu and A. van der Horst and S. D. Vergani and D. Watson and T. Barclay and K. Bhirombhakdi and E. Breedt and A. A. Breeveld and A. J. Brown and S. Campana and A. A. Chrimes and P. D'Avanzo and V. D'Elia and M. De Pasquale and M. J. Dyer and D. K. Galloway and J. A. Garbutt and M. J. Green and D. H. Hartmann and P. Jakobsson and P. Kerry and D. Langeroodi and J. K. Leung and S. P. Littlefair and J. Munday and P. O'Brien and S. G. Parsons and I. Pelisoli and A. Saccardi and D. I. Sahman and R. Salvaterra and B. Sbarufatti and D. Steeghs and G. Tagliaferri and C. C. Thöne and A. de Ugarte Postigo and D. A. Kann},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.02098},
year = {2024}
}
备注
Submitted. Comments welcome! Nature (2023)