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中子星合并重力波事件后 1 年,科学家发现“超光速”喷流

2024-11-03 221

还记得去年那起风光轰动的 GW170817 中子星并合重力波事件吗?最新研究发现,中子星合并后产生一股物质喷流,速度“看上去”达到光速 4 倍。当然,这只是因为喷流角度非常窄又几乎直对地球,形成我们在光学效应中的“视觉错觉”,宇宙没有任何速度可以超越光速。

2017 年 8 月 17 日,激光干涉引力波天文台(LIGO)与欧洲先进处女座干涉仪(Virgo)合作,第一次侦测到由中子星并合所引发的重力波,地点位于距离地球 1.3 亿光年的 NGC 4993 星系中,事件编号 GW170817,正式揭开重力波天文学领域。

两颗中子星合并时引起名为千级星(kilonova)的爆炸,可能就地形成黑洞,而爆炸四散的残余碎片被黑洞重新吸回变成螺旋状吸积盘,接着一对束状喷流各自从盘面上、下方往外射出。

但根据研究作者之一、加州理工学院天文学家 Kunal Mooley 团队去年最新提出的虫茧模型,喷流实际上没有穿透千级星爆炸后形成的“茧”,才会因此导致天文学家后来侦测到的无线电讯号反常增强,并解释为何 X 射线和无线电波讯号延迟 16 天出现,直到爆炸后 150 天才达到最大亮度。一般来说,这些讯号在爆炸后 1~2 周后就会变明显。

但这些喷流真的直到最后都冲不破茧吗?最新研究便在探讨这个问题。

Mansi Kasliwal 及澳洲斯威本理工大学天体物理学家 Adam Deller 等研究人员,利用特长基线阵列(Very Long Baseline Array,VLBA)、甚大天线阵(Very Large Array,VLA)和绿堤望远镜(Green Bank Telescope,GBT),分别于中子星合并后 75 天及 230 天观察该处,发现 GW170817 周围的无线电发射区域竟以不可思议的速度移动了,研究人员测得运动速度约达光速 4 倍。

▲ 中子星合并后的场景想像图。(Source:斯威本理工大学)

对此唯一的合理解释即喷流最终成功穿透茧,以接近光速的速度移动,中子星合并后的 60 天内,无线电辐射来自茧,但 60 天后,地球侦测到的无线电讯号便主要来自喷流。至于研究人员测出运动速度高达光速 4 倍,这其实是一种称为超光速运动(superluminal motion)的光学错觉,并没有违背爱因斯坦狭义相对论物理学。

底下这部影片解释何谓超光速运动。

Adam Deller 分析,这道喷流非常狭窄,可能只有 5 度,且喷射方向与地球只差 20 度,因而导致我们在观察时会出现光学错觉。现在我们确定了双中子星合并后的喷流会成功突破屏障,这一发现将加强中子星合并与伽玛射线暴之间的关联。新论文发表在《自然》(Nature)期刊。

  • Observations Confirm Near-Light-Speed Jets in The Afterglow of a Neutron Star Collision
  • Faster Than Light? Neutron-Star Merger Shot Out a Jet with Seemingly Impossible Speed
  • Relativistic jet broke through cocoon after neutron star merger

(首图来源:LIGO)

延伸阅读:

  • 天文圈轰动了!LIGO 证实首侦测中子星并合之重力波,解谜黄金起源
  • 科学家证实新的“虫茧模型”,是中子星合并的电磁波来源
2019-03-12 15:31:00

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