兩個中子星“親密接觸”，接近光速的噴流是福是禍？

哈勃望遠鏡表明中子星碰撞氣流的速度幾近光速

天文學家于2017年8月觀測到了一場罕見的大爆炸——兩顆超致密中子星迎頭相撞，釋放出一股極其強大的輻射噴流。

兩天后，哈勃望遠鏡開始觀測那股噴流。天文學家在那場爆炸中第一次檢測到了來自中子星的引力波。如今過了5年，科學家才最終能測算出那股輻射流的速度。

“結(jié)果顯示，噴流發(fā)射之初的速度為光速的99.97%”，來自加州大學伯克利分校負責數(shù)據(jù)解讀的盧文斌在一次報告中這樣說道。

一位藝術(shù)家為中子星碰撞所畫的插圖。（圖片來源：Elizabeth Wheatley (STScI)）

An artist's interpretation of a collision between two neutron stars. (Image credit: Elizabeth Wheatley (STScI))

科學家們稱該事件為GW170817號事件，最初是通過爆炸所產(chǎn)生的引力波和伽馬射線所檢測到。這些信號由處于地球和近地軌道上的70個天文臺所捕獲，這之中也包括哈勃。數(shù)據(jù)顯示這些超致密中子星的碰撞足以產(chǎn)生黑洞，和一場釋放能量總和堪比超新星爆發(fā)的大爆炸。

隨著新生黑洞的生長，它開始將周圍物質(zhì)吸入渦流盤中，然后從中心向兩個方向噴射物質(zhì)——這便是哈勃所觀測到的噴流成因。

為了計算噴流的速度，科學家們特別觀測了一小團爆炸殘骸的運動，它隨著噴流進入太空。“殘骸運動軌跡的確定對數(shù)據(jù)精度有著極高要求，相當于從地球測量月球上一個12寸披薩的直徑。這些高精度數(shù)據(jù)由哈勃和一些射電望遠鏡所收集?！庇詈骄止俜皆谝淮螆蟾嬷羞@樣寫道。

因為該噴流是正對著地球而來的，所以這項工作頗為困難。也正因如此，噴流的速度看上去要更快一些——雖然光速不可超越，但觀測數(shù)據(jù)顯示，噴流速度幾乎達到了光速的4或7倍。

“我很驚訝，在哈勃望遠鏡的幫助下測量竟能如此精確。其精度甚至可與遍布全球、功能強大的超長基線干涉測量射電望遠鏡相匹敵?！奔又堇砉W院的庫納爾·P·穆利在報告中說道。他作為第一作者在相關(guān)研究領(lǐng)域完成了一篇新論文。

科學家們花了五年才找到一種足以分析該事件的方法。時間雖久，但都值得?，F(xiàn)在科學家們有更多方法可供選擇以分析中子星的融合。更具體來說，他們可以進一步研究引力波，這有助于日后精確測量宇宙的膨脹速率。

穆利的論文于星期三（10月13日）成功發(fā)表于《自然》雜志上。

相關(guān)知識

中子星是超巨星坍縮的內(nèi)核。超巨星質(zhì)量在太陽的10倍到25倍之間，如果其金屬含量豐富，則質(zhì)量可能會更大。除了黑洞和一些假想天體（如白洞、夸克星和奇異星），中子星是目前已知體積最小、密度最高的一類天體。中子星的半徑約為10公里（6英里），其質(zhì)量卻能達到1.4倍的太陽質(zhì)量。它們形成于巨恒星伴隨著引力坍縮的超新星爆發(fā)。在這個過程中，恒星內(nèi)核受到壓縮，其密度會超過白矮星，最終達到原子核的密度。

哈勃太空望遠鏡是一架于1990年發(fā)射至近地軌道的太空望遠鏡，目前仍在運作。哈勃不是第一個太空望遠鏡，但它是體積最大、用途最廣的太空望遠鏡之一，由此它成為了有力的科研工具，以及社會大眾的天文福蔭。哈勃望遠鏡是宇航局的一大天文臺，以天文學家埃德溫·哈勃的名字命名。太空望遠鏡科學研究所為哈勃選擇觀測對象，并處理收集到的數(shù)據(jù)，而戈德達太空飛行中心則操縱航天飛機。

黑洞（英語：black hole）是一種類星體，就像一個理想的黑體，它不反光[6][7]，且有著極大的引力，以致形成所有的粒子與光等電磁輻射都不能逃逸的區(qū)域[8]。

廣義相對論預(yù)測，足夠緊密的質(zhì)量可以扭曲時空形成黑洞[9][10]；不可能從該區(qū)域逃離的邊界稱為事件視界。雖然事件視界對穿越它的物體的命運和情況有巨大影響，但對該地區(qū)的觀測似乎未能探測到任何特征[11]。此外，彎曲時空中的量子場論預(yù)測，事件視界發(fā)出的霍金輻射，如同黑體的光譜一樣，可以用來測量與質(zhì)量反比的溫度。在恒星質(zhì)量的黑洞，這種溫度往往在數(shù)十億分之一K，因此基本上無法觀測到 。

BY:Stefanie Waldek

FY: taokesasi

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