通过不断观察在我们去年捕捉到的碰撞中,天体物理学家发现了一些疯狂的东西——碰撞向太空喷射出一股薄薄的超快粒子射流,其速度接近光速,但由于视错觉,速度似乎要快得多。
碰撞是去年8月观察到,当一个探测结果向世界各地的天文学家发出了即将发生的事件的警报。
大量望远镜在该地点进行了训练,科学家们首次看到两颗中子星在 1.3 亿光年外的星系中相撞,并进行了引力波和电磁波天文学观测,其中包括无线电波、 X射线、伽马射线和可见光。
这次活动绝对是史无前例的。从那时起,太空科学家一直热衷于观察这个新形成的物体,试图弄清楚它是什么,以及它接下来会做什么。
通过使用遍布整个大陆的射电望远镜阵列进行持续观测,天体物理学家已经找到了相对论喷流,根据理论学家的说法,这是碰撞中子星发出的伽马射线暴类型所必需的。
根据合并后 75 天以及合并后 230 天的观测,研究人员发现 GW170817 周围的无线电发射区域发生了移动,而且移动速度如此之快,以至于相对论性喷流是唯一合理的解释。
(索菲亚·达涅洛,NRAO/AUI/NSF)
“我们测量了一种比光速快四倍的视运动,”天体物理学家库纳尔·穆利说国家射电天文台 (NRAO) 和加州理工学院的合作。
“那个幻象,叫做超光速运动,当喷射流几乎指向地球并且喷射流中的物质以接近光速移动时产生。”
计算机模拟有六月揭晓这股喷流应该存在,与地球成 30 度角。它相对较窄,这可以解释伴随的伽马射线爆发最初的微弱——它的视角使其难以观察。
根据新数据,这些预测几乎是正确的。
“根据我们的分析,这股喷射流很可能非常狭窄,最多 5 度宽,并且指向距地球方向仅 20 度的方向,”天体物理学家亚当·戴勒说澳大利亚斯威本科技大学教授,前身为 NRAO。
“但为了符合我们的观察,喷流中的物质也必须以超过 97% 的光速向外喷射。”
当中子星碰撞时,事件中心周围会出现一团物质云。两颗中子星在这个碎片球内形成的新物体——要么是一个非常大的中子星,要么是一个非常小的黑洞- 会通过重力吸引附近的物质,将其拉入吸积盘,就像水在排水管中旋转一样。
但合并带来的余辉排放却很奇特。它们起步较晚,在合并后约 150 天达到顶峰,然后迅速消失。科学家们一直在寻找解释,假设包括一架“窒息”的喷气机无法逃离碎片,以及一架成功的喷气机,在逃逸时将能量分散到碎片中。
(D. Berry、O. Gottlieb、K. Mooley、G. Hallinan、NRAO/AUI/NSF)
该团队的数据表明,实际发生的情况是这两种情况的结合。喷射机最初将碎片外壳向外推,形成一个不断膨胀的物质茧。但这种物质的移动速度不如喷气机,所以最终喷气机挣脱了束缚。
因此,根据研究小组的观察,在合并后60天之前,茧主导了无线电发射。在那之后,狭窄的喷气机接管了。
这一发现是一项重要的发现,它加强了中子星合并和短时伽马射线爆发之间的联系。
“由于多种原因,这次合并事件很重要,并且它继续为天文学家提供更多信息,让他们感到惊讶,”乔·佩斯说,NSF NRAO 项目总监。
“喷流是在许多环境中都能看到的神秘现象,现在电磁频谱无线电部分的这些精细观察为它们提供了令人着迷的见解,帮助我们了解它们的工作原理。”
该团队的研究成果已发表在期刊上自然。