2颗中子星整合会迸出富含重元素火球的千新星爆炸,而千新星几何形状由超致密物质特性与塌缩成黑洞的能量学决定。最近天文学家分析历史性GW170817重力波事件时,发现这2颗中子星在碰撞后不久(坍塌成黑洞前),竟引发完美的球形爆炸轮廓。
GW170817事件为人类首次发现双中子星整合引发之重力波,2颗中子星主角在NGC 4993星系中互绕了数十亿年,越来越靠近彼此最终高速碰撞并引发爆炸,天文学家从这场事件首次确认与双中子星整合的3个相关结果:千新星(kilonova)起源、重金属(如金、铂)来源、伽马射线暴起源。
在持续分析GW170817事件后,哥本哈根大学尼尔斯·波耳研究所团队现在首次描述双中子星整合引发的千新星爆炸轮廓——一个完美球形,无论以美学角度还是形状物理意义来看,它都是美丽的。
千新星的存在于1974年被提出,2013年得到证实,但直到2017年GW170817事件开始深入研究后,我们才逐渐知道它爆炸的样子。从美学上讲,千新星发出的颜色看起来像太阳,只是表面积比太阳大了几亿倍;从物理上讲,这种球形爆炸出自整合核心的非凡物理学。
GW170817双中子星碰撞事件。
当2颗中子星在坍缩前每秒绕彼此旋转100次,无伦模型还是直觉,都会认为碰撞产生的爆炸云具有扁平且相当不对称的形状,然而分析却表明爆炸形成意想不到的圆形,团队认为可能有大量能量从爆炸中心喷出。
针对这种令人费解的爆炸形状,研究人员Darach Watson提出一个可能原因,当超大质量中子星坍缩成黑洞并发布巨大磁场能量时,会产生“磁弹”导致爆炸中的物质呈球形分布。
此外,科学家也在千新星喷射物质中明确检测到锶(重元素中较轻的元素),可能表明双中子星碰撞形成超大质量中子星的几毫秒内,除了释放强大能量,可能也包含大量微中子,后者可使中子转化为质子和电子,整体上帮助产生更轻的元素。
整个过程可能不止一种机制发挥作用,团队希望未来能收集更多中子星碰撞数据来揭开其中秘密。新论文发布在《自然》(Nature)期刊。
(图片来源:哥本哈根大学)