发现了中子星引力波?还在证实中…
星暴星系IC 10,距离我们约为220万光年,1887年由美国天文学家路易斯·斯威夫特(Lewis Swift)发现。通过分析钱德拉X射线天文台十年来的数据,天文学家们在这里发现了十来个黑洞和中子星。
当两个大质量伴星的能量耗尽时,将会导致超新星爆发,并留下两个致密天体,一对黑洞,一对中子星,或者一个黑洞和一个中子星。随着时间的推移,这两个致密天体的距离越来越近,最终合二为一时,会产生引力波。过去的两年里,LIGO发现了三起黑洞并和的例子,然而还没有发现一对中子星,或者一个黑洞和一个中子星的合并。
所以科学家们很是期待,根据福布斯和自然杂志英文版的报道,近日德克萨斯大学奥斯汀分校的天文学家克雷格·惠勒在推特发帖称:“LIGO天文台上演新发现。发现存在光学对应体的引力波源。真的是太棒了!”一小时后,华盛顿大学的天文学家彼得·约阿希姆也在推特上发帖,称LIGO天文台捕捉到来自NGC 4993星系一个光学对应体的信号(望远镜能够对这种辐射源进行观测)。
长蛇座的NGC 4993星系(图上模糊的亮点)。有传闻称,探测器捕捉到NGC 4993中子星合并产生的引力波。
Credit:Digitized Sky Survey
NGC 4993坐落于长蛇座,距地球约1.3亿光年。约阿希姆称:“源头是合并的两颗中子星。”几名不愿透露姓名的天文学家表示,在惠勒和约阿希姆发帖前,这只是在私下传播。
对于网上的传闻,引力波探测器项目的科学家并没有发表评论,因为数据还在分析当中。公开记录显示世界各地的望远镜都将目光对准这个星系,但天文学家提醒他们捕捉的信号来可能自于一个无关的源头。
然而作为LIGO的姊妹天文台,意大利比萨的欧洲引力波天文台(以下简称Virgo)。Virgo天文台升级工作负责人、物理学家乔瓦尼·罗斯尔多表示,Virgo的灵敏度处于中等水平,只能探测到距地球2500万到2700万光年的中子星合并,但在某些太空区域,它能够看得更远,最远可达到6000万光年。
最初,惠勒和约阿希姆都拒绝发表评论。随后,惠勒发推文道歉,称“不管对与错,我都不应该发这条推文。应该由LIGO在适当的时候对外宣布。这是我的过失。”
如果证实发现新型引力波,那么将标志着天文学研究进入了新时代。在这个新时代,随着时空结构的振动,传统望远镜不仅能“看到”同时还能“听到”所观测的天文现象。伊利诺伊大学香槟分校的天体物理学家斯图亚特·沙皮罗表示:“这是一项不可思议的进步,将大大加深我们对宇宙的认知。”
中子星的合并
中子星合并能够放射出全电磁波谱辐射——从射电波段到伽玛射线——并且被望远镜捕捉到。
由中子星组成的双星系统,是由一对相互绕转恒星的内核在超新星爆发中坍缩而形成的。中子星将一个太阳的质量都集中到一座城市的大小当中。它们的密度是如此之大、压得是如此紧实,以至于原子核的边界都消失了。
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这段动画展示了从水平视角看到的双中子星并合。理论预言,这样的碰撞不会产生长时间的余辉,因为两个天体和附近区域并没有足够的尘埃和气体来维持余辉。
Credit:NASA
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这段动画展示了另一个双中子星并合过程及其产生的引力波。在伽马射线暴之后,可以看到新产生的、更大质量的中子星以更快的速率旋转。
Credit:NASA
爱因斯坦的广义相对论预言,在这样的双星系统中,双中子星会释放时空的涟漪——引力波。这一过程会造成系统轨道的缩小,将两个中子星逐渐越拉越近。以下展示的就是这样一个双中子星形成10亿年后的系统,其中两个等质量的中子星以每分钟6万次的频率互相绕转。这两个中子星在数毫秒的时间内并合,发出激增的引力波信号和一段短暂而强烈的伽马射线暴。
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发现短时标伽马暴进行观测同样具有重要意义,这不仅因为伽玛暴与引力波有关,同时还能验证拥有几十年历史的天体物理学理论,即伽玛暴与中子星碰撞有关。美国宇航局戈达德太空飞行中心的天体物理学家埃莉奥诺拉·特罗亚表示:“只有引力波能够为我们提供确凿证据。”
参考文章:
一:https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2017/08/23/beyond-black-holes-could-ligo-have-detected-merging-neutron-stars-for-the-first-time/#44351476fbdd
二:http://www.nature.com/news/rumours-swell-over-new-kind-of-gravitational-wave-sighting-1.22482?from=timeline&isappinstalled=0
三:https://svs.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/details.cgi?aid=10543
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