迷倒天文學(xué)家的“新款”引力波事件究竟魅力何在？

北京時(shí)間10月16日22時(shí)，LIGO（美國激光干涉引力波天文臺(tái)）、Virgo（歐洲處女座干涉儀）及全球多個(gè)天文臺(tái)的科學(xué)家代表舉行了新聞發(fā)布會(huì)。發(fā)布后上公布了引力波探測(cè)中的新發(fā)現(xiàn)——雙中子星并和。這是在距離地球約1.3億光年外的NGC4993星系發(fā)現(xiàn)的。

從2016年2月11日第一次正式宣布探測(cè)到引力波，到本月初三位探測(cè)、研究引力波的科學(xué)家摘得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，引力波已刷屏多次。這次全球眾多天文臺(tái)步調(diào)一致的發(fā)布新的發(fā)現(xiàn)再一次讓引力波刷遍手機(jī)、電腦屏幕，足以見得這次發(fā)現(xiàn)的重要性不亞于之前第一次探測(cè)到引力波。

在此之前4次探測(cè)到的引力波均來自雙黑洞并和，兩個(gè)中子星碰撞并和或中子星和黑洞碰撞并和的過程也會(huì)產(chǎn)生引力波。觀察到雙中子星并和或中子星-黑洞并和一直是天文學(xué)家們的夢(mèng)寐之求，這“新款”的引力波事件到底有何魅力會(huì)讓天文學(xué)家們?nèi)绱税V迷？

雙星并合

黑洞之所以叫黑洞，是因?yàn)樗囊Ψ浅４?，大到連光都逃不出它的束縛。兩個(gè)黑洞繞著共同的質(zhì)心旋轉(zhuǎn)，距離逐漸減小，直到最后撞在一起并和成一個(gè)黑洞。合并的瞬間能夠?qū)讉€(gè)太陽的質(zhì)量變成引力波釋放出去，卻幾乎不會(huì)有其他天文現(xiàn)象發(fā)生。而中子星是可用傳統(tǒng)的電磁波望遠(yuǎn)鏡觀察到的，兩個(gè)中子星并和時(shí)會(huì)有可見的物質(zhì)甩出，兩個(gè)中子星的并和會(huì)以引力波和電磁波的形式釋放巨大的能量。有電磁波釋放出來，天文學(xué)家就可以用傳統(tǒng)的各個(gè)頻率波段的望遠(yuǎn)鏡觀察碰撞時(shí)及碰撞之后的光輝。這樣，能夠觀察引力波事件的不止是LIGO、Virgo等有大型引力波觀測(cè)設(shè)備的機(jī)構(gòu)，普通的天文臺(tái)也能參與其中，這樣還可以更容易的確定引力波的來源位置。

中子星的密度很大，芝麻粒大小的一塊中子星物質(zhì)質(zhì)量就能達(dá)到一萬噸。碰撞甩出去的中子星物質(zhì)會(huì)迅速膨脹，形成大量的放射性物質(zhì)、重金屬物質(zhì)（首飾里的貴金屬很多就來自于此），同時(shí)里面的放射性物質(zhì)釋放出大量的高能粒子和高頻伽馬射線，將這一大團(tuán)物質(zhì)加熱到上萬度，發(fā)出耀眼的光芒。其亮度大約是新星亮度的一千倍，故名千新星。NGC4993距地球約1.3億光年，這個(gè)距離保障了用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡就可觀察到千新星，同時(shí)引力波探測(cè)器也能接收到碰撞釋放的引力波。

中子星碰撞

驚喜還沒結(jié)束，非常幸運(yùn)的是，在引力波被捕捉后的1.7秒，還觀察到一次伽瑪射線暴。碰撞甩出去的中子星物質(zhì)有一部分會(huì)在中子星周圍形成一個(gè)盤，會(huì)在中子星轉(zhuǎn)軸方向形成噴流狀，噴流內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生伽瑪射線暴。伽瑪射線暴并非是傳向宇宙的四面八方，居然幸運(yùn)的被天文學(xué)家們觀察到，想不出還有比這更好的引力波盛宴。伽瑪射線暴還會(huì)與星際中的物質(zhì)相互作用形成X射線余輝，這些余輝也是一道美麗的天文景象。

伽瑪射線暴

這次有引力波和電磁波參與的雙中子星并和事件還會(huì)產(chǎn)生更深刻的影響。中子星的結(jié)構(gòu)和物態(tài)如何？中子星的極限半徑和質(zhì)量又如何？伽瑪射線暴的一系列研究能否有突破性進(jìn)展？這一連串的問題或許能夠在中子星并和事件中找到解決的突破口。有引力波參與的多信使天文學(xué)定會(huì)讓天文學(xué)有突飛猛進(jìn)的快速發(fā)展。引力波還只是剛剛登場，以后的天文盛宴定會(huì)更加精彩！

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