几百毫秒内完成不了多少事情。 然而,对于在两次伽马射线爆发的闪光中看到的中子星来说,这段时间足以让我们了解一两件关于生命、死亡和诞生的事情。。
天文学家最近仔细研究了夜空中高能闪光的档案,发现了两组不同的恒星碰撞留下的光振荡模式,这表明它们从超致密物体到无限黑暗深坑的旅程暂停了。
那个停顿? 10 到 300 毫秒之间? 从技术上讲,它相当于两颗新形成的巨型中子星,研究人员怀疑每颗中子星的旋转速度都足够快,足以短暂地推迟它们不可避免的黑洞命运。
“我们知道,当绕轨道运行的中子星碰撞在一起时,就会形成短伽玛暴,而且我们知道它们最终会塌缩成一个,但事件的确切顺序尚不清楚,”说科尔·米勒(Cole Miller)是美国马里兰大学帕克分校(UMCP)的天文学家。
“我们在 20 世纪 90 年代初康普顿观测到的两次爆发中发现了这些伽马射线模式。”
近30年来,康普顿伽马射线天文台绕地球飞行并收集遥远灾难事件中溢出的 X 射线和伽马射线的光芒。 高能光子档案包含中子星碰撞,释放出称为伽马射线爆发的强大辐射脉冲。
中子星是宇宙中真正的野兽。 它们在大约一个小城市大小的空间内容纳了太阳质量的两倍。 这样做不仅可以,迫使电子变成质子,将它们变成大量中子,它可以产生与宇宙中其他任何东西都不同的磁场。
这些场高速旋转,可以将粒子加速到极高的速度,形成极地粒子就像增压灯塔一样。
中子星是在更普通的恒星(大约是太阳质量的 8 到 30 倍)燃烧掉最后的燃料时形成的,留下一个大约 1.1 到 2.3 个太阳质量的核心,温度太低,无法抵抗自身重力的挤压。
添加更多质量? 比如将两颗中子星塞在一起? 即使是其自身量子场的微弱晃动也无法抵抗重力将死恒星中的生命物理物质碾碎的冲动。 从一团致密的粒子中,我们得到了,嗯,无论难以形容的恐怖是什么,它恰好是黑洞的中心。
该过程的基本理论非常清楚,设定一般限制到底有多重可以在它崩溃之前。 对于冷的、不旋转的物质球来说,这个上限略低于三个太阳质量,但这也意味着复杂性,可能会让中子星到黑洞的旅程变得不那么简单。
例如,物理学家宣布观测到了 2018 年检测到的伽马射线爆发,称为 GRB 180618A。在爆发的余辉中,他们检测到了一颗名为“a”的磁荷中子星的特征。磁星,其质量接近两颗碰撞恒星的质量。
仅仅一天后,这颗重量级中子星就不再存在了,毫无疑问,它屈服于其非凡的质量,转变成连光都无法逃脱的东西。
它如何能够如此长时间地抵抗重力仍然是一个谜,尽管它的磁场可能发挥了作用。
这两项新发现也可以提供一些线索。
康普顿在 20 世纪 90 年代初记录的伽马射线暴中观察到的模式的更准确术语是准周期振荡。 信号中上升和下降的频率混合可以被破译,以描述大型物体相互环绕然后碰撞时的最后时刻。
据研究人员所知,每次碰撞都产生了一个比实际物体大 20% 左右的物体。中子星? A计算为太阳质量的 2.14 倍。 它们的直径也是典型中子星的两倍。
有趣的是,这些物体以每分钟近 78,000 次的惊人速度旋转,远快于地球的旋转速度。,每秒仅转动 707 圈。
每颗中子星在其短短几分之一秒的生命周期内成功完成的几次自转,都可以通过足够的角动量来提供动力来对抗它们的引力内爆。
这如何应用于其他中子星合并,进一步模糊恒星坍塌和黑洞生成的界限,是未来研究的问题。
这项研究发表于自然。