宇宙|中子星:宇宙中的“小精灵” 体型超小 但能力超大
【千新星】
中子星——超级重/超级致密极端的天体 。引力超大、磁场超强,温度超高,非常可怕,它们可以摧毁行星,甚至可以摧毁恒星 。
虽然它们的质量超大,但他们的体积却非常非常的小 。长期以来它们一直被黑洞枪了风头,所以一直不为科学家所重视 。
然而现在,中子已经被推到了非常高的地位,走在了现代天体物理学的前沿 。
距离地球1.3亿光年,有一个“ngc-4993”的星系,两颗死星正陷入快速的死亡螺旋 。这就像聆听来自宇宙的声响,碰撞的声音会在时空的结构上留下深深的印记 。
路易斯安那州利文斯顿雷射干涉仪探测器天文台,简称“LiGO”,它的任务就是探测宇宙产生的引力波 。
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雷射干涉仪探测器天文台(LiGO)
引力波是因为时空扭曲而造成的 。通常都是由非常厉害的重力事件造成的,比如超新星爆炸,或者黑洞碰撞,以及大质量恒星等 。
2015年因为“LiGO”探测到了引力波而创造了历史,从而验证了100多年前爱因斯坦的预言 。
这个引力波是黑洞撞击的标志,这就好比是我们听到了车祸的声音 。尽管没有亲眼看见,我们却明白这个声音是车祸的声音,它非常独特 。我们甚至可以电脑精确地模拟计算出相撞的哪种类型的车子 。
2017年,“LiGO”接收到了另一种不同的信号 。2017年8月发生的事件可谓非同寻常 。
探测到了信号,但信号很奇怪,这是一个持久的信号,超过100秒 。
不到两秒钟后,一架伽马射线望远镜探测到从天空的同一部分发出的伽马射线闪光 。
在那里,不仅只有引力波,也不仅只有伽马射线,还有可见光,红外光及紫外线 。
这是科学家们第一次看到这两个信号同时出现——即引力波和一般光线 。
所以这是天文学的一个开创性的时刻 。科学家们意识到这不是另一次黑洞碰撞,而是全然不同的事件 。
当你看到宇宙中的爆炸时,这种机会并没有太多 。宇宙间可以爆炸的天体没有几种 。但信号的长度就是确凿的证据 。
如果是两个黑洞的碰撞,那么速度会很快,但这次碰撞时间更长、更慢,这是两个中子星的死亡螺旋 。它们沿着螺旋,越来越近,越来越快,最后,它们碰撞在一起 。
当它们最终接触时,向周围的系统释放出巨大的能量 。碰撞抛出了巨大的物质云,这可能会使光的速度略微减慢 。
光波和引力波传播了1.3亿年,几乎同时到达地球 。这是天文学家第一次看到了中子星的碰撞,他们称之为“千新星” 。
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中子星的合并
这个壮观的宇宙事件,不仅仅是释放能量 。这次中子星碰撞的余波,产生了大量的碎片,炸向太空深处 。
这可能最终为我们提供了一个证据,关于一些非常特殊的重元素是在哪里产生的 。通过中子星的毁灭,为生命体提供了基本成分的种子,我们呼吸氧分子——O2 。
水是由氢和氧组成,我们的身体大部分是由碳化合物组成的,包括氮,磷等 。
人类历史上的一个重大科学问题就是:“这些元素的起源是什么?”
事实证明,在许多重元素的产生中,中子星都扮演着关键的角色 。地球上的大部分元素都是由恒星构成的,但最重的元素是如何形成的,一直是科学史上最久的问题之一 。
很长一段时间以来,我们所知制造这些较重的原子一直存在一个问题——比如金和铂,一直到铀到底是如何产生的 。
由于宇宙中能量最大的东西就是超新星爆炸 。所以,科学家们一直认为它们必须以某种方式在超新星中产生 。
但是当科学家们进行计算机模拟时,虚拟的超新星并没有锻造出这些巨大的原子 。
2016年,天文学家埃多·伯杰解释了这一谜题的潜在答案:形成重元素需要大量的中子,因此,另一种可能的理论是最重的元素是在双星系统中,由两颗中子星合并时产生的 。
但在当时,还没有人真正看到过中子星的碰撞 。所以也就很难让天文届相信这是一个生产重元素的潜在渠道 。
证明就是看到这个过程在宇宙中发生了 。2017年的千新星提供了完美的机会 。它会生成数千小时的数据,科学家们注意到一个规律——千新星残骸的颜色发生了微妙的变化 。
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