两颗中子星发生史诗般的碰撞三年半后,天空中出现了奇怪的 X 射线辉光,这在科学界尚属首次。
研究太空区域的天文学家认为,这可能是合并产生的千新星爆炸的余辉,很可能是由爆炸冲击波撞击爆炸周围太空区域的尘埃而产生的。
或者,发光可能是由爆炸期间喷出的物质落回到新合并的物体上产生的,很可能是小质量黑洞。
不管怎样,这种现象以前似乎从未被发现过。
“我们进入了未知领域,研究了一场灾难的后果。合并,”天文学家阿普拉吉塔·哈杰拉说西北大学。
“我们第一次看到一些新的、非凡的东西。这让我们有机会研究和理解以前从未观察到的新物理过程。”
爆炸本身,,绝对是一个史诗般的事件。天文学家第一次检测到两颗中子星在日益衰变的轨道上锁在一起,猛然撞在一起并合并。
不仅使用新的领域捕获了名为 GW170817 的事件天文学,但涉及整个光谱的光。
这次合并产生了千新星爆炸,这种爆炸比经典新星亮 1000 倍。对这次爆炸发出的光的分析表明,中子星碰撞产生了伽马射线暴;那近光速喷射流被从爆炸中弹出;在爆炸期间的高能环境中重金属形成金、铂、铀等。
因为这是一次全新的观测,天文学家继续观察它发生的天空区域,距离太阳系约 1.32 亿光年。
在 X 射线波长中,他们注意到了一些非常奇特的东西。伽马射线爆发九天后,源头开始跨越光谱的发光,在合并后 160 天达到顶峰。随后,光芒迅速消散。这被解释为相对论性射流。
然而,虽然大部分光谱的光芒逐渐消退,但从 2020 年开始X 射线波长达到稳定水平,在黑暗的太空中持续存在着稳定的光芒。
(X 射线:NASA/CXC/Northwestern Univ./A. Hajela 等人;插图:NASA/CXC/M.Weiss)
上图:艺术家对 GW170817 发出的光芒的印象,带有 X 射线图像插图。
“X 射线迅速停止消退的事实是我们迄今为止最好的证据,表明在该源的 X 射线中还检测到了除了喷流之外的其他东西,”天体物理学家拉斐拉·马古蒂说加州大学伯克利分校的教授。
“似乎需要一种完全不同的 X 射线源来解释我们所看到的现象。”
根据该团队的分析,最适合发光的是碰撞喷射物爆炸到太空时产生的相对论冲击。他们说,这类似于地球上的音爆:当这种物质膨胀到合并周围的空间时,它会撞击气体,产生冲击,加热气体并引起 X 射线发光。
如果是这种情况,则表明形成两颗中子星的分离并不是一个迅速的过程。
另一种解释是,当黑洞形成时,它周围的物质在聚集成旋转的吸积盘后开始落回到黑洞上。这个轨道盘因重力和摩擦而被加热,也会发射 X 辐射。
无论是千新星冲击波还是物质落入中子星合并中新形成的黑洞上,这两种情况都将是首次。
天文学家将继续观察它,看看它的行为如何变化。如果它在未来几年内无线电发射变亮,那很可能是冲击波。如果它持续稳定然后亮度下降,则很可能是黑洞吸积。无论是哪一个,都会告诉我们一些有关中子星合并的新信息。
“对 GW170817 的进一步研究可能会产生深远的影响,”天文学家凯特·亚历山大说西北大学。
“检测到千新星余辉意味着合并并没有立即产生黑洞。或者,这个物体可能为天文学家提供一个机会来研究物质如何在黑洞诞生几年后落入黑洞。”
该研究将于最新一期的《天体物理学杂志通讯,并且可以在预印本服务器上使用arXiv。