基洛諾瓦——兩顆中子星相互環繞并最終碰撞時發生的巨大爆炸

2025-12-10 07:17:18 分類：娛樂 閱讀(668)

球形爆炸插圖。Credit: Albert Sneppen
（神秘的諾瓦地球uux.cn）據美國物理學家組織網（by University of Copenhagen）：當中子星碰撞時，它們會產生一種爆炸，兩顆這種爆炸的中星終碰撞時炸形狀就像一個完美的球體，這與之前人們的相互看法相反。盡管這是環繞如何可能的仍然是一個謎，但這一發現可能為基礎物理學和測量宇宙年齡提供一把新的并最鑰匙。這一發現是發生由哥本哈根大學的天體物理學家發現的，并剛剛發表在《自然》雜志上。巨大爆
基洛諾瓦——兩顆中子星相互環繞并最終碰撞時發生的基洛巨大爆炸——是創造宇宙中偉大和渺小事物的原因，從黑洞到你手指上金戒指中的諾瓦原子和我們身體中的碘。它們產生了宇宙中最極端的兩顆物理條件，正是中星終碰撞時炸在這些極端條件下，宇宙創造了元素周期表中最重的相互元素，如金、環繞鉑和鈾。
但是對于這種暴力現象，我們還有很多不了解的地方。當2017年在1.4億光年外探測到一顆基洛諾瓦時，這是科學家第一次能夠收集詳細的數據。世界各地的科學家仍在解釋這次巨大爆炸的數據，包括哥本哈根大學的阿爾伯特·斯奈彭和達拉赫·沃森，他們有了驚人的發現。
他們對2017年基洛諾瓦AT2017gfo的數據進行了分析。這些數據是歐洲南方天文臺甚大望遠鏡上的X-shooter攝譜儀發出的紫外線、光學和紅外光，結合了以前對引力波、無線電波和哈勃太空望遠鏡數據的分析。
“你有兩顆超級致密的恒星，它們在坍縮前每秒鐘繞對方運行100次。尼爾斯·波爾研究所的博士生、發表在《自然》雜志上的這項研究的第一作者艾伯特·斯內彭說:“我們的直覺和所有以前的模型都表明，碰撞產生的爆炸云必須具有扁平而不對稱的形狀。”
這就是為什么他和他的研究同事驚訝地發現，2017年的基洛諾瓦完全不是這種情況。它完全對稱，形狀接近完美的球體。
“誰也沒想到爆炸會是這個樣子。它是球形的，像一個球，這沒有任何意義。但是我們的計算清楚地表明了這一點。這可能意味著我們在過去25年中一直在考慮的基洛諾瓦的理論和模擬缺乏重要的物理學，”尼爾斯·波爾研究所副教授、該研究的第二作者達拉赫·沃森說。
球形是一個謎
但是基洛諾瓦是如何成為球形的是一個真正的謎。據研究人員稱，一定有意想不到的物理現象在起作用:
“使爆炸呈球形的最有可能的方法是，從爆炸的中心爆發出巨大的能量，使原本不對稱的形狀變得平滑。因此，球形告訴我們，在碰撞的核心可能有大量的能量，這是無法預見的，”艾伯特·斯奈朋說。
當中子星碰撞時，它們短暫地結合成一顆超大質量中子星，然后坍縮成一個黑洞。研究人員推測是否在這種坍塌中隱藏了很大一部分秘密:
“也許一種‘磁彈’是在恒星坍縮成黑洞時，超大質量中子星巨大磁場釋放能量的瞬間產生的。磁能的釋放會使爆炸中的物質分布得更呈球形。在這種情況下，黑洞的誕生可能會非常活躍，”達拉赫·沃森說。
然而，這一理論并沒有解釋研究人員發現的另一個方面。根據以前的模型，雖然產生的所有元素都比鐵重，但極重的元素，如金或鈾，應該在基洛諾瓦的不同位置產生，而不是鍶或氪等較輕的元素，它們應該從不同的方向排出。另一方面，研究人員只檢測到較輕的元素，它們在空間中均勻分布。

基洛諾瓦的藝術插圖。Credit: Robin Dienel/Carnegie Institution for Science
因此，他們認為神秘的基本粒子，中微子，對這一現象也起著關鍵作用，關于中微子的知識還不太清楚。
“另一種想法是，在超大質量中子星存在的幾毫秒內，它發出非常強大的輻射，可能包括大量的中微子。中微子可以導致中子轉化為質子和電子，從而產生更多更輕的元素。這種想法也有缺點，但我們相信中微子發揮了比我們想象的更重要的作用，”艾伯特·斯奈彭說。
一個新的宇宙統治者
爆炸的形狀也很有趣，原因完全不同:
“在天體物理學家中，有很多關于宇宙膨脹速度的討論。速度告訴我們，除了別的以外，宇宙有多老。現有的兩種測量方法相差十億年。在這里，我們可能有第三種方法，可以補充其他測量方法，并根據其他測量方法進行測試。
所謂的“宇宙距離階梯”是今天用來測量宇宙增長速度的方法。這可以簡單地通過計算宇宙中不同物體之間的距離來實現，這些物體就像梯子上的橫檔。
“如果它們是明亮的，并且大部分是球形的，如果我們知道它們有多遠，我們可以使用基洛諾瓦作為一種獨立測量距離的新方法——一種新的宇宙尺子，”達拉赫·沃森說，并繼續說道:
“知道形狀是什么，在這里是至關重要的，因為如果你有一個不是球形的物體，它會發出不同的光，這取決于你的視角。球形爆炸提供了更高的測量精度。”
他強調，這需要來自更多基洛諾瓦的數據。他們預計LIGO天文臺將在未來幾年探測到更多的基洛諾瓦。
關于基洛諾瓦
中子星是極其致密的恒星，主要由中子組成。它們通常只有20公里寬，但重量卻是太陽的1 . 5到2倍。一茶匙中子星物質的重量相當于珠穆朗瑪峰。當兩顆中子星碰撞時，會出現一顆新星的現象。這是合并產生的巨大爆炸的名字。它是一個放射性火球，以巨大的速度膨脹，主要由合并及其后果中形成的重元素組成，包括較輕和非常重的元素，它們被噴射到太空中。
這種現象在1974年被預測到，并在2013年首次被清晰地觀察和識別。2017年，當探測器LIGO(在美國)和處女座(在歐洲)成功測量到2017gfo基洛諾娃的引力波時，首次獲得了基洛諾娃的詳細數據，它位于1.4億光年遠的星系中。