世界各地的科学家有史以来第一次成功拍摄到了 1.3 亿光年之外的两颗中子星之间的碰撞。 该事件被命名为 GW170817。
而这一切都归功于天文学,它确定了这一事件并提醒天文台去哪里观察。 因此,将同一事件的首次同时光学和引力波观测添加到该列表中。
我们可以举办一个聚会吗? 来办个派对吧。
不过说真的,这太棒了。 以前我们从未能够确定在哪里来自或观察引起它们的事件。 这只是有史以来第五次重力探测。
前四次检测来自二进制文件之间的冲突(或合并),聚集在一起形成一个大。 我们看不到它们有两个主要原因。
首先,直到今年早些时候,我们只有两个探测器——位于路易斯安那州利文斯顿和华盛顿州汉福德的 LIGO 干涉仪。 这意味着前三个事件只能精确定位到非常广阔的天空区域。
在声明中,增加了第三个探测器,即位于意大利的 Virgo 干涉仪,将定位精度提高了约 10 倍。几周前发生的第四次引力波事件。
第二个是黑洞本质上是不可见的。 它们吸收所有的光——我们只能根据它们周围空间的变化来推断它们的存在。 另一方面,中子星非常明显,因此它们之间的碰撞是一个备受期待的事件。
为了进行这组新的观测,大约 70 个地面和太空天文台与 LIGO 和 Virgo 一起检查了长蛇座天空中的一小块区域,紧邻透镜状星系 NGC 4993。
第一个探测器于美国东部时间 8 月 17 日上午 8 点 41 分启动。
然后,大约 1.7 秒后,两个太空天文台,美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜和欧空局的国际伽马射线天体物理实验室,接收到了强烈的伽马射线暴– 宇宙中最明亮、最有活力的事件 – 来自同一天空区域。
“叽叽喳喳”也不同。 这些是转换为音频数据的波,对于黑洞碰撞,它们最后只有几分之一秒。 在 GW170817 中,鸣叫声持续约100秒。
这并非巧合,世界各地的天文学家疯狂地将望远镜对准了九头蛇。
LIGO 发言人戴维·舒梅克 (David Shoemaker) 表示:“我们立即意识到,这个来源很可能是中子星,这是我们希望看到的另一个令人垂涎的来源,并承诺我们将看到这个世界。”
中子星是超大质量恒星生命周期结束时可能发生的事情之一。
核心塌陷,将质子和电子挤压成中子。 中微子会逸出,但中子却极其密集地堆积在直径仅 10 至 20 公里(6 至 12 英里)的核心中。
如果这个核心小于大约三个恒星质量,那么这个密度的压力支持。 如果核心更大,它就会塌缩成黑洞。
GW170817中涉及的两颗中子星质量在1.1到1.6个恒星之间,它们在距离约300公里的地方以缩小的螺旋线相互绕转,当它们加速时会扭曲它们周围的时空,并在宇宙中发出涟漪。
从我们观察它们的距离来看,最终的碰撞非常明亮,发射出强烈的伽马射线“火球”。 您可以在下面的视频中看到它。 看这个。 中心的大亮点是星系 NGC 4993。就在左上方,您可以看到 GW170817。
这不是绝对令人难以置信吗? 这是两颗中子星之间的碰撞,它们的质量不比太阳大多少,距离我们 1.3 亿光年,而且您正在亲眼看到它。
但它会变得更好。 还记得我们提到过伽马射线爆发吗?
“为了几十年美国宇航局戈达德太空飞行中心的费米项目科学家朱莉·麦肯尼说:“我们怀疑短伽马射线爆发是由中子星合并提供动力的。”
“现在,有了 LIGO 和 Virgo 为这一事件提供的令人难以置信的数据,我们有了答案。引力波告诉我们,合并物体的质量与中子星一致,而伽马射线的闪光告诉我们,这些物体不太可能是黑洞,因为黑洞的碰撞预计不会发出光。”
他们也再次证明爱因斯坦是正确的。
墨尔本大学的安德鲁·梅拉托斯 (Andrew Melatos) 表示:“它......证明引力波的速度与光速相同,只有 10,000 万亿分之一,验证了爱因斯坦自 1915 年以来的核心预测。”
在未来几周和几个月里,天文台将继续对这次碰撞进行观测,以了解有关千新星的更多信息。 此时,碰撞留下的物质仍然发出明亮的光芒,继续被吹入太空。
世界各地的天文台和机构也将发布有关这一事件的论文。 它有很多方面有待探索。
“从中子星内部运作及其产生的排放的详细模型,到更基础的物理学,例如,这个活动真是太丰富了,”舒梅克说。
“这是一份将继续给予的礼物。”
在下面的 Veritasium 视频中了解更多信息:
LIGO-Virgo 结果已发表在期刊上物理评论快报。