现在我们知道在太空中什么地方会发生这种罕见的碰撞。
这是迄今为止关于中子星碰撞地点最深的图像。白色的方框突出了kilonova和晚霞曾经可见的区域。
今年3月,天文学家将哈勃太空望远镜对准了太空中两个中子星相撞的遥远地点。他们用哈勃的“巨眼”对着那个遥远的点看了7小时28分32秒,完成了哈勃环绕地球的6次轨道。这是迄今为止曝光时间最长的碰撞地点,天文学家称之为“最深”的图像。但是他们拍摄的这张照片是在碰撞产生的光到达地球19个多月后拍摄的,杏耀客户端没有发现任何中和星合并的残留物。这是个好消息。
这个故事始于2017年8月17日的动荡。一股穿越太空1.3亿光年的引力波与激光干涉引力波天文台(LIGO)的激光发生了碰撞。这一信号遵循了一种模式,这种模式告诉研究人员这是两颗中子星合并的结果——这是迄今为止发现的第一颗中子星合并。引力波探测器无法分辨波的方向,但当信号到达时,全世界的天文学家立即行动起来,在夜空中搜寻爆炸的源头。他们很快就发现了它:一个被称为NGC4993的星系边缘的一个点在碰撞的“千诺娃”(kilonova)中被点亮了——这是一次巨大的爆炸,将迅速衰变的放射性物质抛向太空,形成明亮的光。
几周后,NGC4993从太阳后面经过,直到大约100天后才再次出现。此时,基洛诺娃已经褪色,显示出中微子与恒星合并的“余辉”——一种较弱但持续时间较长的现象。在2017年12月至2018年12月期间,天文学家们用哈勃望远镜观察了10次缓慢消退的余辉。不过,这张最新的照片没有显示出明显的余辉或碰撞的其他迹象,可能是迄今为止最重要的一张。
美国西北大学的天文学家方文辉(Wen-fai Fong,音)领导了这项最新的成像工作,他说:“我们能够制作出一幅非常精确的图像,它帮助我们回顾之前的10幅图像,并制作出一个非常精确的时间序列。”
这个“时间序列”相当于10张清晰的晚霞随时间演变的照片。这个系列的最后一张照片,显示了没有任何余辉的空间点,允许他们回到早期的照片,并从周围所有的恒星中减去光线。随着所有星光的消失,研究人员得到了前所未有的、极其详细的晚霞形状和随时间演变的图片。
这是之前的十张图片减去Fong的图片后的样子。
方告诉我们,如果我们只是用眼睛仰望夜空,看到的画面和我们看到的完全不同
“当两颗中子星合并时,它们会形成一些重的物体——要么是大质量的中子星,要么是轻黑洞——它们会快速旋转。物质沿着两极喷射。”她说。
她说,这种材料以极快的速度分成两列,一列从南极向上,一列从北极向上。当它远离碰撞点时,它会与尘埃和其他星际空间碎片相撞,
杏耀平台总代 ,传递一些动能,使星际物质发光。方说,其中涉及的能量非常强烈。如果这发生在我们的太阳系,它将远远超过我们的太阳。
从早期的理论研究和对余辉的观察中,我们已经知道了很多,但是Fong的工作对天文学家真正重要的是,它揭示了最初的碰撞发生的背景。
“这是一件好作品。它显示了我们在早期哈勃观测中所怀疑的东西,”英国华威大学的天文学家约瑟夫·莱曼说,他领导了一项关于晚霞的早期研究。“双星没有合并成球状星团。”
没有参与这项新研究的莱曼告诉我们,球状星团是太空中恒星密集的区域。中子星很少见,而中子星-双星,或成对的中子星相互环绕,就更少见了。早些时候,天文学家们就曾怀疑,合并的中子星双星最有可能出现在恒星密集聚集、彼此疯狂旋转的空间区域。莱曼和他的同事分析了早期哈勃的数据,发现了一些可能不是这样的证据。Fong的图像显示没有发现球状星团,这似乎证实了,至少在这种情况下,一个中微子与恒星的碰撞不需要一个密集的星团来形成。
方说,研究这些余辉的一个重要原因是,它可能有助于我们理解短的伽马射线爆发——天文学家偶尔在太空中发现的神秘的伽马射线爆发。
“我们认为这些爆炸可能是两颗中子星合并,”她说。
这些情况的不同之处在于(天文学家没有探测到任何可以证实引力波性质的引力波)它们与地球合并的角度不同。
方说,地球从侧面看到了这次合并的余晖。我们必须看到光线上升,然后随着时间的推移逐渐消失。
但是当短时间的伽马射线爆发发生时,她说,“就像你从火龙带上往下看一样。”
她说,在这些情况下,物质逃逸的喷流之一指向地球。因此,杏耀app我们首先看到的是运动最快的粒子发出的光,它们以光速的一个相当大的比例运动,就像一道短暂的伽玛射线。然后,随着移动较慢的粒子到达地球并变得可见,光点将慢慢消失。
这篇即将发表在《天体物理学杂志通讯》(Astrophysical Journal Letters)上的新论文并没有证实这一理论。但它为研究人员提供了比以往任何时候都多的材料来研究中微子-恒星合并的余辉。
莱曼说:“这是一个很好的广告,说明了哈勃望远镜在了解这些极其微弱的系统方面的重要性,并为詹姆斯·韦伯太空望远镜的进一步可能性提供了线索。”