當一對超緻密的死亡恆星核心相互碰撞時，碰撞會在太空中噴射出一股明亮的帶電亞原子粒子噴流。
天文學家認為，沒有這樣的噴射機從 2017 年 8 月首次發現的中子星墜毀的殘骸中逃脫。一股高速粒子流確實從碎片中逸出，研究人員 2 月 21 日線上報道科學。
這項工作是科學家之間正在形成的共識的一部分，即這次合併實際上產生了一股噴流，並且可以揭示被稱為短伽馬射線爆發的神秘高能量光閃光的起源。
根據理論，一對碰撞的中子星應該合併成另一個緻密物體，可能是黑洞。 在此過程中，極端能量和磁場的結合可以發射出一股明亮的電子和質子噴流，其運動速度接近光速。 研究人員認為，從遠處看，這種噴流就像短伽馬射線暴（GRB）。 但沒有人直接觀察到中子星碰撞產生的爆發。
研究共同作者、義大利梅拉特國家天文物理研究所的天文物理學家吉安卡洛·基爾蘭達(Giancarlo Ghirlanda) 表示，2017 年的中子星碰撞——科學家第一次直接觀察到這種合併— —提供了第一次檢驗這個想法的機會。 當先進雷射干涉儀重力波天文台（LIGO）及其姊妹實驗先進處女座（Advanced Virgo）偵測到碰撞引起的時空漣漪（稱為重力波）時，這次合併得以實現。
先前的重力波探測涉及黑洞碰撞，但黑洞不會發出任何可觀測到的光。 但中星碰撞在各種波長的光中發光天文學家檢查了從長無線電波到短伽馬射線（SN：2017 年 11 月 11 日，第 11 頁 6）。 這些額外的觀測結果讓天文學家能夠弄清楚墜機事件及其後果的細節。
從消防水帶噴射
兩顆中子星相撞後，碰撞地點周圍形成了一層碎片。 新的研究表明，一股帶電粒子噴流最終逃離了外殼，將其能量以不斷擴大的錐體形式傳播到空間中。 由於噴射流並非直接瞄準地球，科學家可以觀察其結構，包括光速粒子的核心和錐體邊緣較慢的粒子。
但是，當科學家們尋找合併過程中噴射出的伽馬射線時，他們一開始並沒有發現任何東西。 碰撞後發射了伽馬射線，但伽瑪射線比伽馬射線暴的預期要暗得多。 而且這種光持續的時間比預期的要長，在碰撞後的 100 多天裡繼續以無線電波的形式發光。
這些觀察結果促使加州理工學院的天文物理學家庫納爾·莫利和他的同事提出，噴射流確實形成了，但只是在被富含中子物質的氣泡所窒息被踢出中子星碰撞（SN 線上：2017 年 12 月 20 日）。 氣泡吸收了噴射流的能量，使氣泡發出持久的光芒，但同時也抑制了噴射流本身。
在這項新研究中，基爾蘭達和他的同事報告了有跡象表明這架噴射機最終從繭中掙脫出來。 2018年3月中旬，即合併後約207天，團隊利用世界各地的32台射電望遠鏡觀測了墜機現場。 研究人員將所有望遠鏡的訊號組合在一起，形成一個巨大的望遠鏡，讓團隊放大場景。
一股被窒息的噴流將所有能量都損失給了富含中子的氣泡，在天空中會出現一個相對較大的球體。 但基爾蘭達和他的同事們看到了一個微小而緊湊的光源，覆蓋了 1.5 毫角秒的天空——從 1000 公里外看到的大小大約相當於一枚鎳幣的大小。 基爾蘭達說，這種光錶明「一架噴射機已發射，並且成功出現」。
更重要的是，吉爾蘭達的團隊計算出，與先前發現的短伽瑪暴不同，中子星碰撞產生的噴流正在向地球移動，但與側面偏離20度。
美國國家天文物理研究所的天文物理學家奧姆·沙蘭·薩拉菲亞 (Om Sharan Salafia) 表示：“這是歷史上我們第一次觀察到一股不指向地球的噴流。” 這意味著噴射流具有一些可觀察到的結構，中心核心中移動速度較快的粒子，而邊緣移動速度較慢的粒子 - 有點像被噴霧包圍的消防水龍頭。
最近的另外兩項研究也表明，中子星合併導致噴射機穿越太空。 穆利和同事使用三個不同的電波天文台檢查碰撞後 75 至 230 天內的中子星合併。 2018 年 9 月，研究人員報告說，他們觀察到一架噴射機以光速移動遠離墜機地點。
以及合併之光的方式碰撞 150 天後開始快速變暗伊利諾伊州埃文斯頓西北大學的天文物理學家方文輝說，這也支持了噴射流突然進入視野然後消失的觀點。 Fong 的團隊在 2018 年 8 月崩盤後 290 天內報告了對合併的觀察結果天文物理學期刊通訊，此後一直在觀察該地點。
「天文學界使用所有這些不同的技術得出了相同的結論，這真是令人驚訝，」方說。
Fong 說，發現的第一個中子星合併產生了與短伽瑪暴預期的噴流一樣的事實，這對伽瑪暴理論來說是個好消息。 “如果這次中子星合併沒有產生成功的噴射機，我們就不得不說，那麼，什麼是短伽瑪暴？” 她說。 “我們有點擔心我們必須將短伽馬暴解釋為一種完全不同的現象。”
要了解中子星碰撞中噴流的常見程度，天文學家必須觀察更多此類碰撞。 他們可能不需要等待很長時間：下一次 LIGO 和 Virgo 觀測運行將在大約五週後開始。 「我們都對未來感到非常興奮，」方說。
編者註：本文於 2019 年 3 月 4 日更新，以修正中子星碰撞插圖的來源。
