双星合并添证据——引力波检测

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发布于2023-07-28

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前段时间本刊一直都在讲述引力波方面的科普知识。相信大家都对此有了相关认识，最近美国宇航局钱德拉X射线天文台、美国宇航局斯威夫特卫星及其他望远镜，新研究表明，虽然这些事件是宇宙中最明亮的爆炸，但科学家很有可能错过了它们中的大部分。他们认为，一些伽玛射线暴是两颗中子星或一颗中子星和一个黑洞碰撞合并的产物。新研究提供了迄今为止最好的证据，即这样的碰撞将产生一个很窄的伽玛射线光束或喷射。如果这样的射流不指向地球，就不会检测到碰撞产生的伽玛射线暴。

两颗中子星或一颗中子星和一个黑洞的碰撞，预计是强引力波的来源，那么不管它是否指向地球，都是可以被检测到的。因此这一结果对可被激光干涉引力波天文台和其他引力波天文台检测到的事件数目具有重要意义。2014年9月3日，美国宇航局斯威夫特天文台选择了140903A伽玛暴，科学家用双子座天文台望远镜确定了GRB 140903A坐落于一个约39亿光年远的星系中。

2014年9月3日，美国宇航局斯威夫特天文台选择了140903A伽玛暴，科学家用双子座天文台望远镜确定了GRB 140903A坐落于一个约39亿光年远的星系中

图形展示了一颗中子星合并的后果，包括伽玛暴的生成。中心是一个紧凑的天体或是黑洞，或是一个巨大中子星红色的是合并后遗留的材料圆盘，包括朝紧凑天体坠落的原料。下落材料的物质能量使伽玛暴喷流呈黄色。橙色是从圆盘吹出来的颗粒风，蓝色则是从紧凑天体喷出的材料，它以约为光速十分之一的飞快速度扩大。两个较小面板的左边图像显示了从探索频道望远镜光学角度看到的GRB 140903A位于正方形中央，右边图像则是从钱德拉拍到的X射线照片特写镜头，光学图像中的明亮星与GRB无关。

伽玛射线爆炸持续了不到两秒，于是把它归入短暴范畴。天文学家认为这类暴是中子星与中子星、或黑洞与中子星碰撞的结果，最终要么形成一个黑洞，要么一个具有强磁场的中子星。在发现GRB 140903A约三周后，一组由Eleonora Troja领导的研究人员，观察了X射线中伽玛暴的后果。他们发现，射流被传送到基于X射线观测只有约五度的角度。由于在大多数情况下，射流不会直接指向我们。所以当它熄灭时，天文学家仅检测到这种类型GRB的0.4%。

其他天文学家以前的研究表明，这些合并可能会产生狭窄喷流。然而证据并不强，因为不能在多个波长中观察到光的快速下降。一些证据将此事件与两颗中子星、或一颗中子星和一个黑洞的合并联系在一起。包括伽玛射线辐射的性质，在伽玛暴的宿主星系中，恒星的老龄化及低形成率，且缺少一颗明亮的超新星。在以往的案例中，并没有找到这种连接的强有力证据。

新研究表明，这样的合并可能是比铁更重元素的生产地。因此这些事件可估计出，由这些合并产生的重元素总量，并将其与星系中观察到的数量进行比较。

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