2017 年时,LIGO 首度发现由中子星合并引发的重力波事件 GW170817;但现在,美国马里兰大学团队从 2015 年旧数据发现了极其类似的事件 GRB150101B,虽然当时 LIGO 没有探测到重力波,但研究人员认为两者很可能都是来自两颗中子星合并的“直系亲属”事件。
GRB150101B 事件是 NASA 费米伽玛射线太空望远镜(Fermi Gamma-ray Space Telescope,GLAST)于 2015 年探测到的伽玛射线暴(gamma-ray burst),但天文学家针对此次爆发利用其他望远镜如:钱卓拉 X 射线天文望远镜、哈伯太空望远镜、Discovery 天文望远镜(DCT)等进行的后续分析表明,GRB150101B 伽玛暴事件与 GW170817 重力波事件两者很可能息息相关:都是两颗中子星合并引发的天文现象。
研究主要作者、马里兰大学学院市分校(UMCP)天文学家 Eleonora Troja 指出,双中子星合并会产生高能粒子喷流,喷流又带来强烈短伽玛射线暴(short GRB,持续 2 秒以下),而在 GW170817 事件中,证明了中子星合并会带来时空涟漪重力波。
进一步研究结果表明,GRB 150101B 事件与 GW170817 事件都产生了非常短暂的伽马射线爆发,也都是天空中极其明亮、持续时间很长的 X 射线源,光源大多落在蓝光波段;基于哈伯太空望远镜与 Discovery 天文望远镜的观测显示,两者宿主星系也很相似,都是明亮的椭圆星系,且星系内恒星都形成于数十亿年前,没有新生恒星形成。
▲ 钱卓拉 X 射线天文望远镜观测下的 GRB 150101B 事件。(Source:NASA)
马里兰大学学院市分校共同作者 Geoffrey Ryan 表示,这两事件行为相同、也来自类似家园,所以也很可能来自同类型天体。
GRB 150101B 事件和 GW170817 事件最大的差别在于,GW170817 重力波事件距离地球约 1.3 亿光年,而 GRB 150101B 伽马暴事件距离地球约 17 亿光年,LIGO 虽然从 2015 年初开始投入检测,但很可能是因为 GRB 150101B 事件距离太远,所以没发现重力波。
对天文学家来说,GW170817 事件也成为一种“天文标记”,可以用来识别距离非常遥远的爆发事件;此外,尽管天文学家已经发现了不少伽马射线爆发,但如果没有 X 射线或其他光学观测数据,伽马暴事件来自宇宙何方也很难被精确定位,如果慢慢融入中子星合并相关数据,也许天文学家就能开始从既有数据库中发现以前被忽略的事情,比如近几年才新定义的千新星(kilonova)天文现象。
千新星亮度比典型新星还要高 1,000 倍,在过程中产生“快中子捕获过程”(R-过程)以形成比铁更重的元素,比如黄金、铀、银等,而 Eleonora Troja 说,若生成银,则在望远镜观测下图像会带有蓝光,若生成金或铂,望远镜观测下图像会增加一些红光。未来有天,我们可以在不直接观察伽马射线爆发的情况下发现千新星。
新论文发表在《自然通讯》(Nature Communications)期刊。
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(首图来源:LIGO)
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