宇宙炼金术：韦伯首次瞥见重元素的创造

千百年来，宇宙的奥秘一直困扰着人类。宇宙中许多化学元素是如何产生的呢？这个谜团一直困扰着科学家们。然而，借助詹姆斯·韦伯太空望远镜和一次高能事件，天文学家们现在距离这个问题的答案又近了一步。

有史以来监测到的第二亮的伽马射线暴，很可能是由两颗中子星合并引起的，这导致了一场已知的爆炸作为千新星。科学家们利用韦伯望远镜惊人的灵敏度，从千新星空间捕获了第一个中红外光谱，这标志着韦伯首次直接观察此类事件中的单个重元素。

一个科学家团队使用了多个太空和地面望远镜，包括美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜、美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜和美国宇航局的尼尔·盖尔斯·斯威夫特天文台，观测到了异常明亮的伽马射线爆发，GRB 230307A ，并确定产生爆炸并产生爆发的中子星合并。韦伯望远镜还帮助科学家检测了爆炸后的化学元素碲。

虽然中子星合并长期以来一直被认为是产生一些比铁重得多的稀有元素的理想“高压锅”，但天文学家此前在获得确凿证据方面遇到了一些障碍。然而，这次千新星的观测克服了这些困难。

千新星极其罕见，因此很难观测到这些事件。传统上认为持续时间不到两秒的短伽马射线暴（GRB）可能是这些罕见合并事件的副产品。（相比之下，长时间的伽马射线暴可能会持续几分钟，并且通常与大质量恒星的爆炸性死亡有关。）然而，GRB 230307A 的情况尤其引人注目。它于 3 月份首次被费米伽马射线太空望远镜探测到，是 50 多年观测中观测到的第二亮伽马暴，比费米观测到的典型伽马射线暴亮约 1,000 倍。尽管起源不同，但它也持续了 200 秒，牢牢地属于长持续时间伽马射线暴的范畴。

地面和太空中许多望远镜的合作使科学家们能够在首次检测到爆发后立即拼凑出有关该事件的大量信息。这是卫星和望远镜如何共同见证宇宙变化的一个例子。第一次探测后，包括尼尔·盖尔斯·斯威夫特天文台在内的一系列地面和太空观测开始行动，以查明天空中的光源并追踪其亮度的变化。这些伽马射线、X射线、光学、红外和射电观测表明，光学/红外对应物很微弱，演化很快，并且变得非常红——这是千新星的标志。

后来，从地面研究这颗千新星是不可能的，但现在是韦伯的 NIRCam（近红外相机）和 NIRSpec（近红外光谱仪）仪器观察这一动荡环境的完美条件。光谱上的宽线表明该材料以高速喷射，但有一个特征很明显：碲发出的光，碲是地球上比铂更稀有的元素。韦伯的高灵敏度红外能力帮助科学家确定了产生千新星的两颗中子星的家乡地址：距离合并地点约 120,000 光年的螺旋星系。

在他们冒险之前，它们曾经是两颗正常的大质量恒星，在它们的家乡螺旋星系中形成了一个双星系统。由于这两颗恒星受到引力束缚，两颗恒星在两个不同的场合一起发射：其中一颗恒星爆炸为超新星并成为中子星，另一颗恒星也随之爆炸。在这种情况下，尽管发生了两次爆炸性震动，但中子星仍然是双星系统，并被踢出了它们的母星系。这两颗行星的直径大约相当于银河系的直径，然后在几亿年后合并。

由于太空和地面望远镜以互补的方式研究宇宙变化的机会越来越多，科学家预计未来会发现更多的千新星。