中子星碰撞产生了“多信使”天文学

由于引力波天文台与世界各地70台望远镜的合作,天文学家首次目睹了两颗中子星之间的碰撞。
10月19日

BNS-small.jpg

科学家已经证实金和铂是在中子星碰撞中形成的。

分享

由于引力波天文台与世界各地70台望远镜的合作,天文学家首次目睹了两颗中子星之间的碰撞。

这一事件使科学家们证实了金和铂是在这样的碰撞中形成的,它标志着天文学的一种新方法,在这种方法中,不同形式的观察被用来创建发生的事情的详细图片。

在这种情况下,碰撞是通过引力波和电磁波(包括光)观察到的。

意大利国家核物理研究所研究员Michele Punturo博士说:“有了这个探测,我们就有了所谓的多信使天文学。”Michele Punturo是VIRGO引力波天文台的前探测器协调员。正是探测器的新特性推动了这一点。

中子星是一颗坍缩恒星的小遗迹,直径几十公里,但质量相当于一到两个太阳。由于体积小,中子星内的物质密度极高,包裹得非常紧密,即使是一块方糖大小的物质也会重达10亿吨,相当于珠穆朗玛峰的重量。

两颗中子星的碰撞或合并发生在1.3亿年前,首次被处女座和美国的LIGO引力波天文台探测到。

8月17日,科学家探测到一个清晰而不寻常的信号,这个信号持续了很长时间,表明它的质量远远小于黑洞。他们能够用三角测量法将信号的来源定位到南方天空的一个特定区域。

大约在同一时间,美国宇航局的太空伽马射线天文台费米探测到来自天空同一区域的强烈伽马射线爆发。

随后,包括美国国家航空航天局的哈勃望远镜在内的世界各地70个望远镜和探测器组成的阵列转向信号源,以确认这一罕见事件。欧洲南方天文台(European Southern Observatory)的甚大望远镜(Very Large Telescope)也证实了这一发现,该望远镜部分由欧盟资助,总计1400万欧元。

Observatories_Map.jpg

引力波天文台(黄色)和70个望远镜和探测器(蓝色)共同探测中子星碰撞

数据范围

这些望远镜收集了一系列数据以及引力波和伽马射线,包括可见光、x射线、无线电波和其他信号。

今天发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上的研究结果是由11名研究人员共同签署的,他们的博士学位是由欧盟的GraWIToN项目资助的。

Punturo博士是mariSkłodowska-Curie项目GraWIToN的协调者,他说引力波探测为天文台开辟了新的机会。他说,这是我们第一次听到(宇宙的声音)。

“我认为所有使用望远镜的科学家都明白……引力波带来的新奇事物的重要性,这对每个人都有好处,因为现在我们有70台望远镜参与了过去几年最大的发现之一。”

虽然天文学家认为,可能需要数年时间来筛选在事件中获得的宇宙数据宝库,但一些关键的发现已经出现。

黄金和白金

首先,在这两颗超高密度中子星碰撞后的炽热余波中,天文学家观察到金和铂的特征正在形成。

宇宙学理论认为,唯一有足够能量产生许多比铁重的元素的事件是中子星碰撞。这个理论现在已经被观测证实了。

这一事件是21世纪天文学最新形式——引力波探测的最新惊人成功。引力波的存在,被描述为时空中的涟漪,于2015年首次被证实,这一发现导致今年的诺贝尔物理学奖被授予了LIGO-VIRGO合作的三位关键贡献者。

引力波探测器以l形排列的长隧道为特征,配有超灵敏的探测和测量设备,可以捕捉到几乎难以察觉的引力波迹象。

爱因斯坦的相对论所预言的引力波的存在,通过观测两个黑洞之间的碰撞得到了证实。

这次中子星碰撞被命名为GW170817,是继最近对观测台设备进行升级后,首次与处女座联合观测到引力波。这种规模的事件预计每8万年才会发生一次。

引力波天文台生命周期的下一个阶段是升级LIGO和VIRGO仪器,再次提高灵敏度。

Punturo博士已经开始期待下一阶段的研究了。他说,这是一项了不起的成就。但这确实是新事物的开始。

共同签署该研究论文的GraWIToN研究人员是Matthieu Gosselin, Daniel Töyrä, Jose M. González Castro, Imran Khan, Shubhanshu Tiwari, Gang Wang, Serena Vinciguerra, Akshat Singhal, Zeno Tornasi, Omar De Varona和Marina Trad Nery。

文/凯文·凯西

评论

添加注释