在1.3億光年外的發(fā)現(xiàn)兩顆中子星：將在4.7億年后碰撞合并！

天文學家發(fā)現(xiàn)了一顆不同尋常的脈沖星，這是一顆高度磁化旋轉的中子星“燈塔”之一，它從磁極發(fā)出高度聚焦的無線電波。這顆新發(fā)現(xiàn)的脈沖星PSRJ1913+1102是一個雙星系統(tǒng)的一部分，這意味著它與另一顆中子星被鎖定在一個極其緊密的軌道上。中子星是超新星爆炸后的恒星殘骸，中子星是由已知密度最高的天體之一，僅次于黑洞。

通常將數(shù)十萬倍于地球質量的物質壓縮到一個城市大小的球體中，所以你能想象一下中子星密度有多高嗎？大約5億年后，這兩顆中子星將發(fā)生碰撞，以引力波和光的形式釋放出驚人的能量。但這顆新發(fā)現(xiàn)的脈沖星很不尋常，因為雙星中的兩顆中子星質量截然不同，其中一顆比另一顆大得多。這種不對稱的雙星系統(tǒng)讓科學家們相信，這樣的雙中子星合并將為天體物理學中未解之謎提供重要線索。

包括更準確地確定宇宙的膨脹率，即眾所周知的哈勃常數(shù)。其研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然》期刊上，這項發(fā)現(xiàn)是利用波多黎各的阿雷西博射電望遠鏡完成。東英吉利大學物理學院首席研究員Robert Ferdman博士說：早在2017年，激光干涉儀引力波天文臺(LIGO)的科學家們就首次探測到了兩顆中子星合并。正如阿爾伯特·愛因斯坦一個多世紀前預測的那樣：

中子星碰撞的產(chǎn)物

中子星合并碰撞事件在時空結構中引起了引力波漣漪，這一壯觀的事件被稱為GW170817，也可以在世界各地天文臺用傳統(tǒng)的望遠鏡看到，這些望遠鏡確定了它在一個遙遠星系的位置，距離我們所在的銀河系1.3億光年。研究證實，短伽馬射線爆發(fā)現(xiàn)象是由兩顆中子星合并碰撞產(chǎn)生?，F(xiàn)在人們認為，雙中子星是產(chǎn)生宇宙中大多數(shù)最重元素的工廠，比如金。

當兩顆中子星合并時，在不到一秒時間內釋放的能量是非常巨大的。因此，GW170817事件并不令人驚訝，但從合并中噴出的巨大物質及其亮度是一個意想不到的謎。大多數(shù)關于雙星中子星碰撞事件的理論，都假設所定在雙星系統(tǒng)中的中子星在質量上非常相似。但新發(fā)現(xiàn)改變了這些假設，研究發(fā)現(xiàn)了一個包含兩顆質量截然不同的中子星雙星系統(tǒng)。

這兩顆雙中子星將在大約4.7億年后碰撞合并，這看起來似乎是很長的時間，但這只是宇宙年齡的一小部分。因為一顆中子星要大得多，其引力影響將扭曲伴星的形狀，在它們真正合并之前剝離大量的物質，并有可能完全擾亂它。這種‘潮汐破壞’比同等質量雙星系統(tǒng)噴發(fā)出更多的熱物質，從而產(chǎn)生更強大的發(fā)射。雖然GW170817可以用其他理論來解釋，但研究可以確認，類似于PSR J1913+1102系統(tǒng)明顯不同質量的中子星母是一個非?？尚诺慕忉?。

極大極小的差異

也許更重要的是，這一發(fā)現(xiàn)突顯出存在著更多這樣的系統(tǒng)，大概有超過十分之一的雙中子星合并雙星。來自德國波恩馬克斯·普朗克射電天文學研究所的合著者保羅·弗萊雷博士說：這樣質量差異的雙中子星將使天體物理學家獲得關于構成這些極端、密集物體內部奇異物質的重要新線索。這個物質仍然是一個重大謎團，它的密度如此之大，以至于科學家們仍然不知道它實際上是由什么組成。

這些密度遠遠超出了科學家在地面實驗室中可以復制的范圍。較輕的中子星也將增強合并后噴出的物質亮度，這意味著，除了引力波探測器，如LIGO和Virgo引力波探測器，科學家們也將能夠用傳統(tǒng)的望遠鏡觀察它們。令人興奮的是，這也可能完全獨立地測量宇宙膨脹率的哈勃常數(shù)。目前，兩種主要的測量方法相互排斥，所以這是打破僵局、更詳細地了解宇宙演化的關鍵途徑。

博科園｜研究/來自：東英吉利大學

參考期刊《自然》

DOI: 10.1038/s41586-020-2439-x