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兩個巨大中子星猛烈對撞 引發强力引力波

圖為雙中子星產生引力波的藝術照。(Credits: R. Hurt/Caltech-JPL)

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【大紀元2020年01月07日訊】(大紀元記者蕭路綜合報導)在2020年1月6日美國夏威夷檀香山舉行的美國天文學會第235屆年會上,科學家宣布發現了兩個中子星對撞造成的引力波。這是第二次檢測到由兩個中子星劇烈對撞合併所產生的引力波。

這次的對撞距離地球約5.2億光年。但令人驚訝的是,這次相撞的兩個中子星比所有已知的雙中子星對都要重。

這次雙中子星對撞引發的強力引力波是在2019年4月25日,由位於美國路易斯安那州的激光干涉儀引力波天文台(LIGO)首次探測到的。最初,科學家們不確定是什麼原因造成的,並提出了三種可能的情況:中子星與黑洞的碰撞;兩個巨大中子星之間的碰撞;或三個黑洞合併。

「通過以前的觀測,我們已經知道了在銀河系中有17個雙中子星對系統,並且我們估計了這些中子星的質量。」文章合作者之一,美國俄勒岡大學(University of Oregon)的本·法爾(Ben Farr)教授說,「令人驚訝的是,這次看到的雙中子星對撞的總質量比預期的要高得多。」

這項研究已經提交到《天體物理雜誌快報》。

中子星是一種體積非常小的星體。它們是超新星爆炸的殘存核心。它們的直徑僅僅相當於芝加哥或亞特蘭大之類的城市,但它們的密度卻高的令人難以置信。它的質量一般都大於太陽的質量。因此,中子星對撞相當於兩個被壓縮到一個大城市中的太陽猛烈的撞向彼此。

上一次發現中子星對撞是在2017年8月。在那次觀測中,科學家發現了對撞產生的引力波,稀有金屬成分,以及高能輻射。

這次的觀測卻沒有看到高能輻射。但研究人員知道,質量異常高的星體應該會產生強力輻射。

天文學家透露,這次對撞的兩個中子星的總質量是我們太陽質量的3.4倍。但是我們銀河系中已知的雙中子星對僅達到太陽質量的2.9倍。

研究人員說,他們不能排除碰撞中其中一個星體是黑洞,或者對撞本身是一種未知類型的碰撞的可能性。但如果其中一個星體是黑洞,它必須難以想像的小。

基於這些考量,研究人員相信這次碰撞發生在兩個異常大的中子星之間。

當雙星系統中的兩個大質量恆星壽終正寢時,就會超新星爆炸後形成一對中子星。另一種可能性是兩個分別形成的中子星處於一個充滿星體的環境中,在相互運動下逐漸聚集在一起形成雙中子星對。

現在,天文學家必須揭開這個特別高質量雙中子星對系統如何形成之謎。

「這説明我們這次發現的雙中子星對與銀河系中觀測到的其它雙子星對可能有完全不同的形成原因。另一方面,目前的望遠鏡觀測可能無法檢測到這麽重的的雙中子星對。」文章合作者之一、澳大利亞國立大學(Australian National University)的蘇珊·斯科特(Susan Scott)教授說。

LIGO引力波探測器是一項國際合作的引力波探測項目。它在2016年2月16日首次發現了引力波的第一個信號,並在2017年首次觀察到了中子星碰撞。這個項目開啟了涉及引力波的多信使天文學領域,並於2017年獲得諾貝爾獎。

責任編輯:林妍 #◇

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2020-01-08 12:48 AM
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