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科學(xué)家利用X射線尋找千新星背后的故事

時(shí)間:2022-03-20 10:14:01 來(lái)源: cnBeta.COM


GW170817是第一個(gè)--也是迄今為止唯一一個(gè)--同時(shí)檢測(cè)到引力波和電磁輻射或光的宇宙事件。這種結(jié)合為科學(xué)家提供了關(guān)于中子星合并的物理學(xué)和相關(guān)現(xiàn)象的關(guān)鍵信息,另外哎使用電磁波譜的許多不同部分展開(kāi)觀測(cè)。錢德拉是唯一一個(gè)在原始事件發(fā)生四年多后仍能探測(cè)到這種非同尋常的宇宙碰撞的光的天文臺(tái)。

天文學(xué)家認(rèn)為,在中子星合并后,碎片產(chǎn)生的可見(jiàn)光和紅外光來(lái)自合并后碎片中形成的鉑和金等放射性元素的衰變。這種光的爆發(fā)被稱為千新星。在引力波發(fā)生數(shù)小時(shí)后,天文學(xué)家們從GW170817檢測(cè)到了可見(jiàn)光和紅外發(fā)射。

最初,中子星合并可能產(chǎn)生了一股高能粒子的噴流,它并沒(méi)有直接指向地球,這也解釋了錢德拉最初看到的X射線的缺乏。然后,在跟周圍的氣體和塵埃的撞擊中,射流放慢了速度并得到擴(kuò)大。這些變化使得錢德拉觀測(cè)到的X射線增加,不過(guò)隨后在2018年初出現(xiàn)下降。然而自2020年底以來(lái),錢德拉探測(cè)到的X射線一直保持在一個(gè)幾乎恒定的水平。來(lái)自2020年12月和2021年1月拍攝的數(shù)據(jù)的錢德拉圖像顯示了來(lái)自GW170817和來(lái)自其宿主星系NGC 4993中心的X射線發(fā)射。

一個(gè)研究錢德拉數(shù)據(jù)的研究小組認(rèn)為,這種X射線發(fā)射的穩(wěn)定來(lái)自于一種沖擊--負(fù)責(zé)千新星的合并碎片撞擊了GW170817周圍的氣體。被這種沖擊加熱的物質(zhì)會(huì)在X射線中穩(wěn)定地發(fā)光,從而產(chǎn)生“千新星余暉”,就像錢德拉觀察到的那樣。藝術(shù)家的插圖顯示了導(dǎo)致千新星的合并碎片,藍(lán)色的碎片被橙色和紅色的沖擊所包圍。

還有另一種解釋,即X射線來(lái)自于中子星合并后形成的黑洞的物質(zhì)。這種物質(zhì)在插圖的中心被描繪成一個(gè)小圓盤(pán)。為了避免巧合,這兩個(gè)選項(xiàng)中可能只有一個(gè)--千新星的余輝或落入黑洞的物質(zhì)--是檢測(cè)到的X射線的重要來(lái)源。

千新星上方和下方的兩道藍(lán)色發(fā)光弧線顯示了來(lái)自現(xiàn)已經(jīng)消失的噴流的物質(zhì)撞擊周圍物質(zhì)的地方。

為了區(qū)分這兩種解釋,天文學(xué)家將繼續(xù)監(jiān)測(cè)GW170817的X射線和無(wú)線電波。如果它是一個(gè)千新星的余輝,那么預(yù)計(jì)無(wú)線電發(fā)射會(huì)隨著時(shí)間的推移而變得更亮并在未來(lái)幾個(gè)月或幾年內(nèi)再次被探測(cè)到。如果解釋涉及到物質(zhì)落入一個(gè)新形成的黑洞,那么X射線的輸出應(yīng)該保持穩(wěn)定或迅速下降并且隨著時(shí)間的推移不會(huì)檢測(cè)到無(wú)線電發(fā)射。

最近,研究人員宣布,在2021年12月進(jìn)行的新錢德拉觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)來(lái)源。現(xiàn)在,對(duì)該數(shù)據(jù)的分析正在進(jìn)行。目前還沒(méi)有有關(guān)探測(cè)到無(wú)線電的報(bào)道。


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