超级大爆炸?两颗中子星碰撞会发生什么?

当两颗中子星碰撞并合并,会发生什么?会产生一个更强大的中子星,还是一个小黑洞?

2017年8月17日,美国激光干涉仪引力波天文台(LIGO)和意大利室女座引力波天文台探测到可能是现代最重大的天文事件:中子星碰撞。这次碰撞产生了一个名为GW170817的引力波信号。与之前的少数引力波信号不同,GW170817不是由合并的黑洞产生的。

三个引力波观测站(两个位于华盛顿和路易斯安那州的LIGO观测站,再加上一个室女座观测站)共同探测到了这个信号,因此科学家们能够通过三角测量来确定引力波信号在天空中的大致位置。然后,大约在同一时间,美国宇航局的费米太空望远镜在那片天空中探测到了短伽玛射线风暴(GRB)。科学家们推测,这种爆发是由两颗中子星碰撞引发的,通过对GW170817的分析,他们证实了中子星合并的情景。

天文学家在这一天文事件之后做出了许多科学发现,但GW170817仍在继续。在美国宇航局钱德拉太空望远镜(Chandra space telescope)的帮助下,天文学家们现在认为,中子星合并产生了一个小黑洞。钱德拉太空望远镜在随后的几天、几周和几个月里继续研究中子星合并的地点。这是我们以前从未见过的。

通过对LIGO的研究,天文学家已经对碰撞中子星的质量以及碰撞后产生的物体的质量有了相当好的了解。根据他们的估计,合并后的物体的质量大约是太阳的2.7倍。这是一个很有趣的质量,因为它处于最大质量中子星或最低质量黑洞的边缘。为了弄清楚这一事件是产生了一个巨大的中子星还是一个微小的黑洞,天文学家们需要研究产生的x射线,而钱德拉在这方面提供了帮助。

“虽然中子星和黑洞是神秘的,但我们已经通过钱德拉等望远镜研究了宇宙中的许多中子星和黑洞,”德克萨斯州圣安东尼奥三一大学的戴夫·普利(Dave Pooley)说,他是这项研究的负责人。“这意味着我们有数据和理论来预测这些物体在x射线下的行为。”

如果中子星碰撞产生了一个更大质量的中子星,那这个物体就会快速旋转,并拥有巨大的磁场。在这种情况下,该物体会喷发出一个强大的、不断膨胀的高能粒子气泡,反过来,会产生极端的x射线辐射。但根据钱德拉天文台的观测,x射线信号比预期弱了数百倍。通过一个简单的消去过程,这意味着那里可能根本没有一个快速旋转的中子星,而更有可能是一个黑洞形成了。

德克萨斯大学奥斯汀分校的合著者帕万·库马尔在一份声明中说:“我们可能已经回答了这个令人眼花缭乱的事件的一个最基本的问题:它产生了什么?”“天文学家长期以来一直怀疑中子星合并会形成黑洞并产生辐射爆发,但我们直到现在都缺乏强有力的证据。”

考虑到迄今为止发现的最小黑洞的质量大约是我们太阳的4到5倍,这个新诞生的黑洞可能是已知的最小黑洞的破纪录者。天文学家见证了它的诞生。观测还将继续,如果x射线信号在未来的几个月或几年里继续减弱,这是一个黑洞的可能性将继续加强。

作者:是柚子呀,如若转载,请注明出处:https://eozlab.com/zirankexue/tianwen/964.html