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中子星的碰撞为天体物理学中未解之谜提供了重要线索,包括宇

由东英吉利大学领导的一个国际小组在如何理解死星碰撞和宇宙膨胀方面取得了重大突破。

他们发现了一颗不寻常的脉冲星。深空一颗磁化自旋中子星的灯塔它从磁极发射高度聚焦的无线电波。

新发现的脉冲星(被称为PSR J1913 1102)是一个双星系统的一部分。这意味着它和另一颗中子星被锁在一个非常紧密的轨道上。

正如阿尔伯特·爱因斯坦在一个多世纪前预测的那样,该事件造成的引力波在时空结构中荡漾。

中子星是超新星的残骸。它们是由已知密度最大的物质组成的。将地球质量的数十万倍压缩成一个城市大小的球体。

大约5亿年后,这两颗中子星将发生碰撞,以引力波和光的形式释放出惊人的能量。

但是新发现的脉冲星很不寻常,因为它的两颗中子星的质量完全不同。一个比另一个大得多。

这种不对称的系统使科学家相信双中子星合并将为天体物理学中未解之谜提供重要线索。包括更精确的宇宙膨胀率,即哈勃常数。

这一发现发表在今天(2020年7月8日)的《自然》杂志上,是利用波多黎各的阿雷西博射电望远镜发现的。

来自欧洲物理学院的首席研究员罗伯特·费德曼博士说:“早在2017年,激光干涉引力波天文台(LIGO)的科学家们首次探测到两颗中子星的合并。正如阿尔伯特·爱因斯坦在一个多世纪前预测的那样,该事件造成了引力波在时空结构中荡漾。

这一奇观被称为GW170817,世界各地天文台的传统望远镜也能观测到,这些望远镜确定了它在一个遥远星系的位置,距离我们的银河系1.3亿光年。

费德曼博士说:“它证实了短时间伽马暴的现象是由两颗中子星合并造成的。”现在人们认为它们是生产宇宙中最重元素的工厂,比如黄金。

两颗中子星在短短几秒内合并所释放的能量是巨大的。估计比宇宙中所有恒星加起来还要大几十倍。

这件事仍然是个大谜。它密度如此之大,以至于科学家们仍然不知道它实际上是由什么组成的。这些密度远远超过了我们在地球实验室中所能重现的密度。

所以GW170817事件并不令人意外。但是从合并中喷射出的大量物质和它的亮度却是一个意想不到的谜。

费德曼博士说:关于这一事件的大多数理论假设,锁定在双星系统中的中子星在质量上非常相似。

我们的新发现改变了这些假设。我们发现了一个双星系统,其中包含两颗质量非常不同的中子星。

这些恒星将在大约4亿7千万年后发生碰撞和合并,这似乎是一段很长的时间,但这只是宇宙年龄的一小部分。

因为一颗中子星要大得多,它的引力影响会扭曲它的伴星的形状。在它们真正融合之前剥离掉大量的物质,并有可能将其完全破坏。

“没有,这《;潮汐disruption’喷射出比等质量双星系统预期更多的热物质,导致更强大的发射。

虽然GW170817可以用其他理论来解释,但我们可以确认,一个质量相差很大的中子星母系统,类似于PSR J1913 1102系统,是一个非常合理的解释。

也许更重要的是,这一发现凸显出还有更多这样的系统存在。构成超过十分之一的双中子星双星合并。

合著者保罗·弗雷尔博士来自德国波恩的马克斯·普朗克射电天文研究所,他说:这样的破坏将使天体物理学家获得关于构成这些极端高密度天体内部的外来物质的重要新线索。

这件事仍然是个大谜。它密度如此之大,以至于科学家们仍然不知道它实际上是由什么组成的。这些密度远远超过了我们在地球实验室中所能重现的密度。

较轻的中子星的破裂也会增强合并后喷射出的物质的亮度。这意味着,除了引力波探测器,如美国的LIGO和欧洲的室女座探测器,科学家们也将能够用传统的望远镜观察它们。

费德曼博士说:令人兴奋的是,这也允许对哈勃常数进行完全独立的测量。宇宙膨胀的速度。这两种主要的方法目前都不一致,所以这是打破僵局、了解宇宙演化细节的关键方法。

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参考文献:明亮双中子-恒星合并的不对称质量比作者R. D. Ferdman, P. C. Freire, B. B. P. Perera, N. Pol, F. Camilo, S. Chatterjee, J. M. Cordes, F. Crawford, J. W. T. Hessels, V. M. Kaspi, M. A. McLaughlin, E. Parent, I. H. Stairs和J. van Leeuwen, 2020年7月8日,Nature。

DOI: 10.1038 / s41586 - 020 - 2439 - x

这项研究是由国际世界语协会合作马克斯·普朗克射电天文学研究所的科学家们在波恩,在波多黎各阿雷西博天文台,哥伦比亚大学,康奈尔大学,富兰克林与马歇尔学院,阿姆斯特丹大学的麦吉尔大学,西弗吉尼亚大学,英属哥伦比亚大学的,南非射电天文台射电天文学研究所和荷兰(阿斯特朗)。

明亮双中子-恒星合并的不对称质量比发表在2020年7月8日的《自然》杂志上。

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