2017年8月,。我们第一次看到两颗中子星相撞,世界各地的望远镜都观测到了这一事件,当两个物体螺旋式合并并合并时,引力扰动提醒了我们这一事件。。
即使在当时,我们也知道,名为 AT2017gfo 的千新星爆炸这一事件将为我们提供足够的科学数据,供我们在未来几年内继续研究。事实也证明了这一点。现在,科学家们已经将多个望远镜的数据拼凑在一起,以重建千新星发生后的日子,以及它猛烈膨胀的火球,产生了一系列重元素。
哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所的天体物理学家阿尔伯特·斯内彭领导的研究小组表示,这是一个不断演变的事件,就像,带有颗粒的热汤,冷却并凝聚成物质。
“这种天体物理爆炸每小时都在戏剧性地发展,因此没有任何一台望远镜可以跟踪它的整个故事。各个望远镜对这一事件的视角被地球自转所阻挡,”斯蒂芬解释说。
“但是通过结合澳大利亚、南非和哈勃太空望远镜的现有测量结果,我们可以非常详细地跟踪它的发展。我们表明,整体显示的内容比各个数据集的总和要多。”
AT2017gfo 的观测结果表明,重元素的产生是一件令人着迷的事情。许多元素是在恒星内部形成的,核心聚变过程将原子粉碎在一起,形成更重的原子。
但这有一个截止点——恒星不能融合比铁重的元素,因为这样做所需的能量大于聚变产生的能量。
需要非常高能的事件才能产生较重的元素,例如超新星爆炸。 AT2017gfo表明千新星也是高产的重元素工厂——天文学家在爆炸过程中发出的光中发现。
斯蒂芬和他的同事将这一分析更进一步。通过仔细研究多个数据集,他们能够观察千新星每小时的演化,以及其中重元素(称为 r 过程元素)的形成。
当两颗中子星相撞时,爆炸的中子星内部的初始千新星温度非常高,数十亿度,可与大爆炸的热量相媲美。在这种炎热的等离子体环境中,像电子这样的基本粒子可以自由地飞翔,不受束缚。
随着千新星的膨胀和冷却,粒子相互抓住并变成原子。研究人员表示,这类似于宇宙历史早期的一个时期,即“重组纪元。
大爆炸后大约 38 万年,宇宙冷却到足以使原始等离子体汤中的粒子能够结合成原子。等离子体汤散射了光,而不是让光传播,这种“重组”意味着光最终可以穿过宇宙。
在中子星千新星中观察到的组合过程与我们认为的重组纪元中发生的过程非常相似,这表明千新星可能是探索早期宇宙微型演化的强大实验室。
研究人员还证实了正在演化的千新星中存在锶和钇,这为千新星爆炸作为宇宙中重元素的来源提供了支持。
“我们现在可以看到原子核和电子在余辉中结合的那一刻,”天体物理学家拉斯穆斯·达姆加德说尼尔斯玻尔研究所的。
“我们第一次看到原子的形成,我们可以测量物质的温度并看到这种远程爆炸中的微观物理。这就像欣赏从四面八方包围我们的三种宇宙背景辐射,但在这里,我们得到了我们从外部看到一切。”
现在那是金属。
该研究发表于天文学与天体物理学。