中子星碰撞时会发生什么?

伽马射线暴是出现在夜空中的强烈辐射，通常会在几秒钟内再次消失。尽管它们是在40多年前首次被发现的，但天文学家们仍然对它们的成因进行了激烈的争论。但是，莱斯特大学的尼尔·坦维尔教授本周在《自然》杂志上撰文称，他发现了强有力的证据，证明至少有一些爆发是由中子星或黑洞之间的碰撞引发的……

Nial -所以，伽马射线爆发是在20世纪60年代被军事卫星发现的，这些卫星被送入轨道寻找可能在太空中进行的秘密核爆炸。他们没有看到这些，而是发现了伽马射线的闪光，据他们所知，高能辐射来自太阳系之外的某个地方。我们随后发现的是它们实际上来自其他星系，似乎有很多不同种类的高能强大机制可以产生这些伽马射线的闪光。

多米尼克-那我们怎么去观察它们呢?这基本上就是太空中的盖革计数器吗?

Nial -这是一个很好的描述。所以，这些伽马射线形式的光，因为它们是高能量的辐射，光的光子，光的小粒子的行为或多或少像你可能从放射性物质中得到的粒子。所以，如果你在宇宙飞船上放一个探测器来探测这些东西，它们确实会探测到每一个到达的光子。现在，这种技术的棘手之处在于，试图判断伽马射线来自哪里因为你往往得不到很好的方向信息。你倾向于排序记录光子已经到达。所以，必须有一系列的尝试使用其他望远镜来精确定位，直到最终，我们确定了我们感兴趣的每个伽马射线暴的确切位置。

多米尼克:在本周的《自然》杂志上，你谈到了你在6月份观察到的一个特殊的伽马射线暴。我认为令人惊讶的是，它在最初爆发后很快就消失了。你有什么惊喜吗?

这是所谓的短时间伽马射线爆发。经过几十年的研究，我们了解到的一件事是伽马射线暴有很多不同的类型，我们认为它们的起源非常不同，尽管它们看起来非常相似。所以，短时间的爆发，最初的伽马射线闪光可能只持续不到一秒，这就是6月份发生的情况。在那之后，虽然这是一次非常明亮的爆发，但它确实很快就消失了。所以，在最初的伽马射线闪光之后，我们在所有伽马射线爆发中看到的是一种缓慢下降的余烬，我们称之为余辉，我们在不同种类的光中看到它，包括光学和红外线，无线电和x射线，或者基本上是整个电磁波谱。

在这种情况下，余辉显然很快就消失了，这并不奇怪。这是我们经常看到的行为范围。但特别的是我们在9天后用哈勃太空望远镜再次观测到了伽马射线爆发的位置。考虑到余辉消失得如此之快，从某种意义上说，我们本以为那时什么也看不见。但事实上，在我们用哈勃望远镜拍摄的红外照片中，我们确实看到了一些光。当然，我们已经预料到这可能是事实，因为人们推测产生短时间伽马射线爆发的过程也可能产生一种长时间的放射性余辉，除了正常的余辉之外，我们称之为千新星。

多米尼克-那么，我们怎么知道是什么导致了天空中的闪光呢?

我们看到的伽马射线暴有很多不同的子类别我们最常看到的是所谓的“长时间伽马射线暴”它们似乎是由某种核心坍缩超新星产生的。这是一颗生命即将结束的大质量恒星。燃料耗尽后，重力开始作用于它，在很短的时间和空间内，整个物体坍塌。似乎在这样做的过程中在某些情况下，它会产生一种物质射流当恒星坍缩时，这种射流会以非常快的速度喷射出去，非常接近光速。如果我们碰巧从喷流的轴线向下看，我们就会看到这个闪光，这就是持续时间很长的伽马射线暴。

现在，在我们现在谈论的短时间伽马射线爆发的情况下，我们认为的机制是它们非常不同，我们再想想，我们确实有一个喷流，但它是由合并产生的-两颗所谓的中子星的合并。中子星是密度极高的物体。事实上，它们是由其他超新星爆炸的残留物形成的。中子星的质量相当于太阳的质量，被压缩成一个城镇大小的球，也就是说，直径只有几英里。所以，你得到了一个非常密集的物体，这是我们所知道的宇宙中除了黑洞之外密度最大的物体我们的想法是，如果你有两个中子星在彼此的轨道上然后它们的轨道逐渐衰减，直到最终两个物体相互碰撞。这可以释放出巨大的能量。再一次，通过我们不太了解的机制，似乎可以产生超快的喷射物质，在这种情况下，产生短时间的伽马射线暴。

多米尼克-那么，伽马射线爆发的持续时间很短是因为你有两个非常紧密的物体，它们融合得非常快，可能形成一个黑洞，它会非常迅速地吸收任何可能形成余辉的物质。

Nial -这或多或少是完全正确的。因此，最终的合并事件的自然时间尺度非常短，实际上比一秒短得多。因此，整个过程，能量释放发生得非常快，因此，似乎有可能导致持续时间短的闪光。从新的观测中得到的额外成分是千新星光，人们认为这种光是由这两颗中子星在经历最后的死亡螺旋时产生的当它们相互靠近时，它们中一定数量的物质被抛到太空中。它从每颗恒星上被扯下来，扔到太空中，因为它是一种密度很高的物质，一旦它离开中子星本身，它只占恒星总质量的很小一部分。但是一旦它被从中子星中剥离出来，它就会迅速膨胀形成这种放射性物质球我们相信正是这些被抛出的物质的放射性导致了9天后的辐射。

这个千新星的发现带来了一个非常有趣的可能性，那就是，宇宙中某些元素的起源一直是个谜，尤其是我们所说的重元素，那些有大而重原子的元素。这当然包括我们非常熟悉的元素，比如黄金和铂金。这些元素我们还没有真正解释它们为什么会存在于宇宙中，长期以来人们一直认为它们可能是由超新星产生的。另一方面，这是非常困难的，而合并中子星的类型，我已经描述过，看起来正是那种地方，这些元素应该大量产生。所以，可能所有的，比如说你珠宝里的黄金都起源于这样一个事件，在太阳系形成之前，在我们银河系附近的某个地方，两颗新的前沿恒星合并，将大量的重元素喷射到银河系的气体云中，气体云随后坍塌，形成了太阳系和地球，以及我们今天看到的一切。