研究人員首次利用美國國家科學基金會國家射電天文台（NRAO）運營的國際天文台–阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列（ALMA），捕捉到了中子星和另一顆恆星合併帶來的強烈爆炸的毫米波光。

科學家們還確定，這個光爆是有史以來觀察到的最強大的短伽馬射線暴之一，產生了有史以來最明亮的餘輝之一。這些發現最近發表在《天體物理學雜誌通訊》上。

宇宙中最明亮和最有能量的爆炸–伽馬射線暴（GRBs），在幾秒鐘內產生的能量可能比我們的太陽在其整個生命中產生的能量還要多。GRB 211106A屬於GRB的一個子類，稱為短伽馬射線暴。含有中子星的雙星系統的災難性合併導致了這些爆炸，這些爆炸被認為是宇宙中最重金屬的來源，如鉑和金。

Tanmoy Laskar說：“這些合併的發生是因為引力波輻射從雙星的軌道上移走了能量，導致恆星向對方螺旋式上升，”他即將開始在猶他大學擔任物理學和天文學副教授。“由此產生的爆炸伴隨著以接近光速運動的噴流。當這些射流之一對準地球時，我們觀察到短脈衝的伽馬射線輻射或短伽馬射線暴。”

一個短伽馬射線暴通常只持續十分之幾秒。科學家們隨後尋找餘輝，這是噴射器與周圍氣體相互作用而引起的光的發射。即使如此，它們也很難被探測到；只有少數短伽馬射線暴在無線電波段被探測到，而且直到現在還沒有在毫米波段被探測到。Laskar在荷蘭拉德堡大學擔任卓越研究員時領導了這項研究，他說，困難在於與GRB的巨大距離，以及望遠鏡的技術能力。

“短GRB的餘輝是非常光亮和有能量的。但是這些爆炸發生在遙遠的星系中，這意味著對我們地球上的望遠鏡來說，它們發出的光可能相當微弱。在ALMA之前，毫米級望遠鏡的靈敏度不足以探測到這些餘暉。”

在距離地球大約200億光年的地方，GRB 211106A也不例外。來自這個短伽瑪射線暴的光是如此微弱，以至於雖然早期用NASA的尼爾-蓋爾斯-斯威夫特天文台進行的X射線觀測看到了爆炸，但在該波長下無法探測到宿主星系，而且科學家也無法確定爆炸究竟來自哪裡。

“餘暉對於確定爆炸來自哪個星系和了解爆炸本身至關重要。最初，當只有X射線對應物被發現時，天文學家認為這個爆發可能來自附近的星系，”Laskar說，並補充說，該地區大量的灰塵也掩蓋了該天體體，使其無法被哈勃太空望遠鏡的光學觀測所發現。

每一個波長都為科學家們對GRB的理解增加了一個新的維度，尤其是毫米波，對於揭開這個爆發的真相至關重要。“哈勃的觀測揭示了一個不變的星系領域。ALMA無與倫比的靈敏度使我們能夠更精確地確定GRB在該領域中的位置，結果發現它在另一個較遠的微弱星系中。” Laskar說：“這反過來意味著這個短伽馬射線暴比我們最初想像的還要強大，使它成為有記錄以來最光亮和最有能量的一個。”

西北大學物理和天文學助理教授方文輝補充說：“這個短伽馬射線暴是我們第一次嘗試用ALMA觀測這樣的事件。短時間爆發的餘輝非常難得，所以能捕捉到這一事件的閃光是非常壯觀的。在觀察這些爆發多年之後，這一令人驚訝的發現開闢了一個新的研究領域，因為它促使我們在未來用ALMA以及其他望遠鏡陣列觀察更多的此類事件。”

NRAO/ALMA的國家科學基金會項目官員Joe Pesce說：“這些觀測在很多方面都非常棒。它們提供了更多的信息來幫助我們理解神秘的伽馬射線暴（以及一般的中子星天體物理學），並且它們證明了空間和地面望遠鏡的多波長觀測對於理解天體物理現像是多麼重要和互補。”

而且還有很多工作要在多個波長上進行，包括新的GRB和GRB 211106A，這可能會發現關於這些爆發的更多驚喜。哈佛大學天文學教授Edo Berger說：“對短GRB的研究需要迅速協調世界各地和太空中的望遠鏡，在所有波長下運行。”

“在GRB 211106A的案例中，我們使用了一些現有的最強大的望遠鏡–ALMA、美國國家科學基金會的Karl G. Jansky甚大天線陣（VLA）、美國宇航局的錢德拉X射線天文台以及哈勃太空望遠鏡。有了現在運行的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（JWST），以及未來的20-40米光學和射電望遠鏡，如下一代VLA（ngVLA），我們將能夠產生這些災難性事件的完整圖像，並在前所未有的距離上研究它們。”

Laskar補充說：“有了JWST，我們現在可以拍攝宿主星系的光譜，並很容易知道距離，將來我們還可以利用JWST來捕捉紅外餘輝，並研究其化學成分。通過ngVLA，我們將能夠以前所未有的細節研究餘輝的幾何結構和在其宿主環境中發現的成星燃料。我對我們領域即將出現的這些發現感到興奮。”