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巨变中的宇宙—两个巨大中子星猛烈对撞造成引力波

2020年01月09日 3:11 PDF版 分享转发

文:萧路,来源:正见新闻


图:对撞想象图。 Credit: National Science Foundation/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet

在2020年1月6日美国夏威夷檀香山举行的美国会第235届年会上,科学家宣布发现了两个中子星对撞造成的波。这是第二次检测到了由两个中子星的剧烈对撞合并所产生的

这次的对撞距离地球约5.2亿光年。但令人惊讶的是,这次相撞的两个中子星比所有已知的双中子星对都要更重。

引力波信号是在2019年4月25日由位于美国路易斯安那州的激光干涉仪引力波天文台(LIGO)首次探测到的。最初,科学家们不确定是什么原因造成的,并提出了三种可能的情况:中子星与黑洞的;两个巨大中子星之间的碰撞;或三个黑洞合并。

“通过以前的观测,我们已经知道了在银河系中有17个双中子星对系统,并且我们估计了这些中子星的,”文章合作者之一,美国俄勒冈大学(University of Oregon)的Ben Farr教授说。 “令人惊讶的是,这次看到的双中子星对撞的总质量比预期的要高得多。”

这项?研究已经提交到《天体物理杂志快报》。

中子星是一种体积非常小的星体。它们是是超新星爆炸的残存核心。它们的直径仅仅相当于芝加哥或亚特兰大之类的城市,但它们的密度却高的令人难以置信。它的质量一般都大于太阳的质量。因此,中子星对撞相当于两个被压缩到一个大城市中的太阳猛烈的撞向彼此。

上一次发现中子星对撞是在2017年8月。那次观测中科学家发现了对撞产生的引力波,稀有金属成分,以及高能辐射。

这次的观测却没有看到高能辐射。但研究人员知道,质量异常高的星体应该会产生强力辐射。

天文学家透露,这次对撞的两个中子星的总质量是我们太阳质量的3.4倍。但是我们银河系中已知的双中子星对仅达到太阳质量的2.9倍。

研究人员说,他们不能排除碰撞中其中一个星体是黑洞,或者对撞本身是一种未知类型的碰撞的可能性。但如果其中一个星体是黑洞,它必须难以想象的小。

基于这些考量,研究人员相信这次碰撞发生在两个异常大的中子星之间。

当双星系统中的两个大质量恒星寿终正寝时,就会超新星爆炸后形成一对中子星。另一种可能性是两个分别形成的中子星处于一个充满星体的环境中,在相互运动下逐渐聚集在一起形成双中子星对。

现在,天文学家必须揭开这个特别高质量双中子星对系统如何形成之谜。

“这说明我们这次发现的双中子星对与银河系中观测到的其它双子星对可能有完全不同的形成原因。另一方面,目前的望远镜观测可能无法检测到这么重的的双中子星对。”文章合作者之一,国立大学(Australian National University)的Susan Scott教授说。

LIGO引力波探测器是一项国际合作的引力波探测项目。它在2016年2月16日首次发现了引力波的第一个信号,并在2017年首次观察到了中子星碰撞。这个项目开启了涉及引力波的多信使天文学领域,并于2017年获得诺贝尔奖。

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