▲这张图显示了两个中子星合并时产生的与引力波源GW170817相对应的X射线
去年八月天文物理学家探测到宇宙深处发生了一场中子星的合并，时至今日这一发现仍然让天文物理学家们惊叹不已，他们深入研究了这场距地球大约1.38亿光年之外的巨大碰撞的余波，以及由此引发的穿透整个宇宙的引力波。日前据《天体物理学杂志快报》消息称，美国国家航空航天局（NASA）发射的环绕地球运行的钱德拉X射线观测站的最新观测结果表明，那次碰撞释放出的伽马射线比科学家最初想象得要复杂得多。
领导这一研究小组的是加拿大麦吉尔大学的天体物理学家达里尔·哈格德（Daryl Haggard），他说：“通常当波长短的伽马射线爆发时，我们会看到喷出的射线会在撞击周围介质时短暂地发出光芒，然后随着整个系统停止向外输出能量时而削减乃至消失。然而，这次发现的射线则不同，这绝对不是外表简单、平凡无奇的窄射线束。”
科学家采用了一种更复杂的模型来解读关于中子星合并残留物的最新数据。一种可能性是，这次合并引发的冲击波将周围的气体碎片激波加热，在连续数月地发射X射线和无线光后，在它周围形成了一个高温的“茧”。该X射线的观测结果与上个月由另一个科学家小组报告的无线电波数据相吻合——他们发现随着时间的推移，中子星碰撞中产生的气体会继续地发光。
虽然射电望远镜在去年整个秋季都能监测到中子星碰撞产生的余辉，但是其它X射线和光学观测站在长达三个月的时间里都无法观测到它，因为那段时间中子星在天空中的位置离太阳太近了。
“去年十二月初，当被观察对象在天空盲点中再次出现时，钱德拉观测站的研究团队把握住了这个机会，力图搞清楚这段时间到底发生了什么。”这篇论文的主要作者麦吉尔太空研究所的博士后研究员约翰·鲁恩（John Ruan）说“果不其然，余辉在X射线波段中变得更亮了，就跟在无线电波段中的表现一样。”
这一意想不到的现象模式引发了天文学家们的激烈争论，他们想要了解推动这一放射现象的是什么样的物理法则。麦吉尔大学的另一名博士后研究员梅拉尼娅·宁卡（Melania Nynka）说：“这个中子星的合并与我们之前看到的任何现象都不尽相同。对于天体物理学家来说，这似乎是一连串不断收获的礼物。”宁卡与来自美国西北大学以及英国莱斯特大学的天文学家们共同撰写了这篇论文。
去年8月17日，位于美国的激光干涉仪引力波天文台（LIGO）首次发现了中子星的合并。欧洲的室女座探测器以及大约七十个地面和太空观测站进一步证实了这一发现。当时的这一发现开启了天文学研究的新纪元，它标志着科学家们第一次能够用两种方式观测宇宙事件——作为传统天文学研究基础的光波观测和新发现的引力波观测。引力波是一个世纪以前爱因斯坦在广义相对论中所预测的时空中存在的涟漪。作为宇宙中密度最大的天体之一，中子星的合并被认为是产生诸如金、铂和银等重金属元素的直接原因。
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编译：朱明逸 审稿：西莫 编辑：张梦
来源：https://phys.org/news/2018-01-neutron-star-merger-yields-puzzle-astrophysicists.html
