这次千新星可能产生了有史以来第一个“音爆”

两颗中子星的碰撞正在发出神秘的X射线——天文学家正逐渐接近确定其来源。
a kilonova, a cosmic event between two neutron stars showing the collision in the middle and purple blue emissions coming off of it
一张艺术概念图展示了“千新星”的余波,这是一种发生于两颗中子星合并时的强大事件。图中显示了导致千新星合并的碎片(蓝色),周围环绕着冲击波(橙色和红色)。千新星上方和下方的两道发光弧展示了来自已消失喷流的物质撞击周围物质的地方。 NASA/CXC/M. Weiss

当两颗中子星靠近时,必将擦出火花——更确切地说,是一场超明亮的碰撞。2017年,一次特别的中子星合并留下了不同寻常的痕迹,被钱德拉X射线天文台捕捉到为零散的X射线。没人确切知道这些神秘X射线意味着什么,但来自西北大学和加州大学伯克利分校的研究人员认为他们即将确定其来源

中子星是我们宇宙中最致密的物体之一,发生在巨型恒星核心坍缩时。当这些超致密、死亡的恒星靠得太近时,就会产生巨大的光爆发,称为千新星。 千新星比新星亮约1000倍,新星是由白矮星爆发引起的。但千新星的亮度约为更著名、更壮观的恒星爆炸——超新星的1/10到1/100。千新星期间的活动还会锻造出大量比铁更重的放射性元素。所以事实证明,你可以制造黄金——只要你有两颗碰撞的中子星。当这些放射性元素衰变时,会发出光。

2017年8月,两颗中子星发生了一次千新星事件,并发射出一股高能粒子喷流。这被编目为GW170817,这是科学家首次同时探测到光和引力波的千新星。碰撞发生三年半后,喷流已经消失,但这次史诗般的宇宙事件的残余被保留下来,并以奇特的X射线形式被观测到。

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西北大学和加州大学伯克利分校的研究人员在一篇已被《天体物理学杂志通讯》接受但尚未发表的论文中,提出了几种可能导致剩余幽灵X射源的潜在来源。

一种理论认为,这些射线可能是所谓的千新星余辉现象的结果。根据即将发表的研究的首席作者、西北大学的博士生Aprajita Hajela的说法,这是当来自中子星碰撞的碎片以如此快的速度移动,以至于产生了一种星系外的“声爆”。

Hajela说:“冲击波加热了物质……然后这些物质就产生了这种千新星的余辉。” 炽热的剩余物质随后会发出科学家观测到的X射线。

Hajela解释说,第二种理论是碰撞中产生了一个黑洞,当物质落入这个虚空时,就发出了神秘的X射线。为了找出哪种理论是正确的,研究人员正在使用钱德拉X射线天文台和射电望远镜寻找射电辐射。如果碰撞地点开始产生无线电波并且X射线变得更亮,那么这可能就是千新星余辉。根据Hajela的说法,如果没有无线电波出现并且X射线开始衰减,那么它可能就是一个黑洞。

研究人员尚不能确定哪种情况更有可能,但他们指出这次观测的稀有性。无论是千新星余辉还是千新星产生的黑洞,此前都从未被观测到过。

Hajela说:“这两种情况都非常令人兴奋。这肯定会告诉我们合并过程中形成的产物的性质。”

研究人员将继续监测GW170817,寻找指向这两种理论——或者完全不同的线索。正如Hajela所言:“这是我们研究和观察新物理过程的机会。”

更正(2022年3月4日):标题从“星系”改为“星系外”,因为该千新星位于银河系之外。

 

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玛姬·盖洛韦

编辑实习生

Maggie Galloway是《流行科学》杂志2022年春季的编辑实习生,也是西北大学梅迪尔新闻学院的学生。她来自湾区,并且很喜欢说“hella”(俚语,表示“非常”)。当她不写作时,她通常在听播客,散步,或者看磷虾的照片(它们非常美丽)。


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