盘点2017年最受关注宇宙爆发:中子星碰撞

[ 录入者:zhangms | 时间:2017-12-29 10:33:29 | 作者:任天 | 来源:新浪科技 | 浏览:553次 ]

新浪科技讯 北京时间12月28日消息,据国外媒体报道,天文学家的工作就是不断地仰望星空,借助先进复杂的望远镜收集海量的数据,然后通过某种形式的人工智能从这些数据中寻找宇宙变化的蛛丝马迹。星空依然是星空,但星空不是一成不变的。从一些转瞬即逝的信号中,天文学家发现了一些最有趣的科学事件。无论是无线电信号,还是微波、可见光或伽马射线,都可以通过先进的仪器进行测量,进而揭示一些关于宇宙的新知识,比如由黑洞、中子星等碰撞产生的时空涟漪——引力波。

天文学家探测到的种种信号通常源自规模巨大的爆发事件。这里所说的“规模巨大”,既不是原子弹爆炸那种规模,也不是让太阳一直发光发热的核聚变反应,而是能释放超过太阳一生能量的爆发事件。这是最令天文学家感到兴奋的一类事件,很可能带给我们一些前所未有的信息。以下就是2017年发现的一些最受关注爆发事件。

两颗中子星碰撞

中子星是恒星演化末期的终点形态之一,其质量只比太阳大一点点,但半径可能都还不到曼哈顿长度的一半。一小勺中子星物质的重量可能就超过地球上所有人类的体重之和。今年8月17日,世界各地许多天文台都观测到了1.3亿光年外两颗中子星碰撞时发出的引力波、可见光、无线电波和其他形式的射线信号。

这次发现的重要意义再怎么强调都不过分。这是科学家第一次真正观察到太空中同时产生引力波和光波的过程。该事件也能帮助科学家解释宇宙中大量重元素——比如金和铂——的来源,一次这样的爆发就能产生50倍地球质量的金元素。科学家也可以借此机会测量宇宙膨胀的速度有多快。

这一发现也预示着未来或许将观测到更多的中子星碰撞事件。宇宙中重金属的数量预示着每个月都应该有这样一次事件发生。让我们期待像激光干涉引力波天文台(LIGO)和室女座引力波天文台(VIRGO)这样的探测器能够越来越灵敏,发现更多的中子星碰撞事件。

科学家观测伽马射线暴

费米伽马射线太空望远镜的任务是监测宇宙中可能发生的最大的能量爆发事件:伽马射线暴。今年,该望远镜记录了一次极为猛烈的伽马射线暴,几分钟之后,其他望远镜才探测到此次爆发的可见光信号。一位业余天文学家通过双筒望远镜发现了这次名为“GRB 160625B”的伽马射线暴,其发生位置距离地球约90亿光年。最关键的是,该事件发出的似乎是偏振光,即光波只在垂直于传播方向的方向上振动。

GRB 160625B可能是费米伽马射线太空望远镜运行近十年来探测到的最大规模的伽马射线暴,一经发现就带来了许多问题。可见光和伽马射线是来自同一个地方吗?如果是,那就将揭示这类射线暴在结构上的一些重要细节。另一个问题是,偏振现象是否意味着伽马射线暴来自某个黑洞周围的强大磁场?现在科学家还无法解答这些问题,他们希望能观测到更多类似GRB 160625B的爆发事件,以尽快找到答案。

猎户座大星云的新生恒星碰撞

宇宙中的爆发事件也可以非常好看。猎户座大星云位于猎户座的“腰带”下方,是猎户座分子云复合体的一部分,也是“恒星制造中心”——猎户座分子云1(Orion Molecular Cloud 1)——的所在区域。这是一团正在塌缩的气体云,通过引力作用不断产生新的恒星。如果新诞生的恒星在逃离引力束缚之前互相碰撞的话,就会出现壮观的爆发事件。

这些事件无法通过可见光观测。位于智利的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列(ALMA)能观测到光谱中的远红外和无线电波部分,图像再经过处理,转为可见光形式。分析图像可以发现,一氧化碳气体正从猎户座星云中心处喷涌而出,而新生恒星碰撞时能产生相当于太阳1000万年时间里释放的能量总和。不过,这一切看起来确实还挺朦胧的。

两次爆发的超新星?

2014年9月,科学家发现了一道来自5亿光年之外的亮光,光谱分析显示这是一颗正在走向死亡的恒星爆发时发出的。但是,与在爆发后200天里逐渐暗淡的普通超新星不同,这颗名为“iPTF14hls”的恒星在随后出现了3次闪光和暗淡的过程。更奇怪的是,它所在的位置在1954年也曾记录到一次超新星爆发。那么问题来了,死亡的恒星还会再一次超新星爆发吗?

我们很难确定实际发生了什么,因为1954年的天文学方法比现在要落后得多。或许这颗恒星在几十年前发出了某些气体,而60年后才以盛大的爆发事件真正死亡。或许这是一颗“冒牌”的超新星,就像2009年的一次明亮闪光后来证实只是一颗快速变亮的恒星。有一点是毫无疑问的,即正在死亡的恒星真的是非常复杂。

或许是最大规模的超新星爆发

不久前,科学家宣布发现了数十亿光年外发生的一场大规模爆发事件,之后又有不少望远镜证实了这一观测结果。这一事件看起来与以往任何超新星爆发很像,只是亮度增加了上千倍。这道明亮的闪光被称为“PS1-10adi”,比其所在的整个星系还要明亮。

这道闪光如此明亮,以至于过了大约1000天才暗淡下去,而不是通常预计的200天。伴随这一发现的还有许多类似的爆发事件,与此前在黑洞附近出现的能量耀斑有关。

然而,超新星并不是PS1-10adi的唯一解释。这道明亮闪光或许来自一次“潮汐撕裂事件”(tidal disruption event)——恒星被黑洞撕裂分解,也可能有着更加奇特的来源。

同一来源的15次快速电波爆发

快速电波爆发事件不像爆发,而是瞬时的高能电波脉冲。10年前,科学家利用帕克斯射电望远镜发现了一种全新的星际爆发事件,称为“快速电波爆发”(fast radio burst,FRB)。没有人知道这些爆发来自哪里,有些人甚至质疑它们是否真的存在。后来,科学家探测到了FRB121102,发现这些快速电波爆发会非周期性重复出现。今年,科学家报告了来自这一爆发源的15次快速电波脉冲。

快速电波爆发是一种高能量的天文物理现象,仅能维持数毫秒的爆发,且都出现在银河系之外。对于这些电波脉冲的来源有许多猜测。或许有中子星正在发出校准的电波,就像一座电波“灯塔”。这些快速电波爆发比脉冲星亮100亿倍,频率也高得多,因此它们可能是非常年轻的脉冲星。我们知道它们并不是来自外星人——至少我们认为是这样。

最后又是熟悉的总结:科学家希望通过更多的数据和更好的工具,揭示这些爆发事件的真正机制。(任天)

Tags:宇宙 黑洞   中子星 超新星

责任编辑:zhangms

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