恒星外壳
中子星就是我们讨论的恒星尸体。这些由超新星产生的高密度外壳是大质量恒星结束生命后留下的。它们主要由中子组成,宽约12英里。但不要被它们相对较小的体型所欺骗。它们将整个恒星的质量(比我们的太阳还要大)打包到微小的体积中,并拥有强烈的磁场。这意味着中子星是已知宇宙中最极端的物体之一。一个一茶匙中子星物质重达10亿吨(9.07亿公吨)。
中子星物质与普通物质不同。这些由引力主导的物体将构成它们的所有物质挤压成一种“退化”状态。也就是说,它们的压力是如此之大,以至于量子力学是唯一能防止它们的质量自塌并形成黑洞的东西。
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所以,如果两颗中子星相撞,那显然会是一场令人难以置信的暴力和破坏性事件。8月17日,科学家们看到了碰撞后的后果由美国的激光干涉引力波天文台(高级LIGO)和意大利的处女座引力波天文台提供。这些先进的引力波天文台探测到一个非常奇怪的微弱信号,它来自1.3亿光年外一个名为NGC 4993的星系。
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在那之前,引力波探测器只能探测到黑洞的合并数十亿因此,在相对较近的距离上测量微弱的信号是一件令人惊讶的事情。在对引力波“啁啾”(两个大质量物体相互旋转,最终碰撞并合并时频率迅速增加)进行分析后,科学家们意识到这个被称为GW170817的信号不是黑洞合并,实际上是两颗中子星的合并。这两颗恒星的质量分别只有太阳的1.1和1.6倍,它们被困在引力舞蹈中,螺旋状地相互碰撞。
在进行探测时,美国宇航局的费米伽马射线天文台和欧洲的INTEGRAL太空望远镜也记录了来自NGC 4993的强大的伽马射线辐射爆炸闪光,被称为短伽马射线暴(GRB)。
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虽然科学家们从理论上认为,短grb是由中子星碰撞产生的,但只有借助引力波探测器才能证实这一点。这是科学家第一次从一个宇宙事件中同时测量引力波和电磁波,将GRB与中子星合并联系起来,并开辟了一种研究宇宙的全新方式。多信使天文学."
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引力波帮助我们将GRB与中子星碰撞联系起来,但是什么产生了GRB呢?
产生GW170817的中子星合并无疑是一次剧烈的合并。当两个物质快速旋转并相互接触时,大量的超热中子星物质被喷射到太空中。当这一切发生时,它为一些千元烟花做好了准备。
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由于中子星主要由中子组成,而中子是原子核的关键组成部分(和质子一样),因此在中子星撞击后,突然有大量的亚原子积木飞来飞去。这种条件是如此极端,以至于这种环境已经成熟,放射性中子星物质会粘在一起,产生新的元素。通过一个叫做快中子俘获(“r过程”)的过程,中子在新生成的元素放射性衰变之前附着在它们身上。新元素的产生产生了惊人的能量,伴随着强大的伽马射线辐射爆发,产生了天文学家在1.3亿光年之外看到的GRB。
后续紊流爆炸现场研究哈勃太空望远镜、双子座天文台和ESO甚大望远镜的观测发现了r过程发生的光谱证据。这一点很特别:在千新星爆炸的残留物中,有大量的重元素就像黄金、铂、铅、铀和银一样。
科学家们长期以来一直想知道比铁重的元素是如何在我们的宇宙中产18新利最新登入生的(比铁轻的元素是通过恒星核心的恒星核合成产生的),但现在我们有观测证据表明,这些灾难性的千新星也是宇宙的铸造厂,在那里播种了最重和最珍贵的元素。
编者按:这篇文章于10月20日被更正,以纠正编辑提出的错误,错误地描述了千新星的亮度。事实上,超新星是最亮的,其次是千新星和新星。
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