2017年兩顆中子星強(qiáng)大合并的歷史性探測最后一章正式完成，在極明亮的爆發(fā)最終褪色之后，由西北大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國際團(tuán)隊(duì)煞費(fèi)苦心地構(gòu)建了余輝，這是這一著名事件生命周期的最后一點(diǎn)。

產(chǎn)生的圖像不僅是迄今為止中子星碰撞余輝的最深照片，還揭示了有關(guān)合并的起源，創(chuàng)造的噴流和更短伽馬射線爆發(fā)本質(zhì)的秘密。這是我們在可見光下對這一事件進(jìn)行的最深入曝光，圖像越深，可以獲得的信息就越多。

其研究成功已發(fā)表在《arxiv》上，并將于本月發(fā)表在《天體物理學(xué)快報(bào)》上，研究作者Fong是西北大學(xué)溫伯格藝術(shù)和科學(xué)學(xué)院的物理和天文學(xué)助理教授，也是Ciera(天體物理學(xué)跨學(xué)科探索和研究中心)的成員，該中心是西北大學(xué)的一個(gè)捐贈研究中心，專注于推進(jìn)研究，重點(diǎn)是跨學(xué)科的聯(lián)系。許多科學(xué)家認(rèn)為2017年的中子星合并，被稱為GW170817，是LIGO(激光干涉儀引力波天文臺)迄今為止最重要的發(fā)現(xiàn)，這是天體物理學(xué)家第一次捕捉到兩顆中子星相撞。

在引力波和電磁光中都檢測到，這也是有史以來第一次在這兩種形式的輻射之間進(jìn)行多信號觀測。GW170817發(fā)出的光被檢測到，部分原因是它就在附近，這使得它非常明亮，而且相對容易找到。當(dāng)中子星碰撞時(shí)，它們發(fā)射出比經(jīng)典新星亮1000倍的千伏光，這是由于合并后形成的重元素造成。但正是這種亮度使得它的余輝（由以接近光速飛行的噴流，撞擊周圍環(huán)境）如此難以測量。可以肯定的是，在合并大約100天后，余輝非常微弱，只能用最靈敏的望遠(yuǎn)鏡來捕捉它。

哈勃太空望遠(yuǎn)鏡來幫忙

從2017年12月開始，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡探測到了合并后的可見光余輝，并在一年半的時(shí)間里又重新觀測了合并地點(diǎn)10次。在2019年3月底，研究團(tuán)隊(duì)使用哈勃獲得了最終圖像和迄今為止最深的觀測。在七個(gè)半小時(shí)的過程中，望遠(yuǎn)鏡記錄了發(fā)生中子星碰撞的天空圖像。由此產(chǎn)生的圖像顯示（在中子星合并后584天）合并后發(fā)出的可見光最終消失了。接下來，研究團(tuán)隊(duì)需要去除周圍星系的亮度，以便隔離事件中極其微弱的余輝。

博士后研究員、該研究的第二作者彼得·布蘭查德說：為了準(zhǔn)確測量余輝中的光線，必須去除所有其他光線。最大的罪魁禍?zhǔn)资莵碜糟y河系的光污染，這在結(jié)構(gòu)上極其復(fù)雜。通過使用全部10張圖像來應(yīng)對挑戰(zhàn)，在這些圖像中，余輝仍然存在，以及最終的深哈勃圖像。研究小組將深哈勃圖像疊加在10張余輝圖像中的每一張上，然后，使用一種算法，從早期的余輝圖像中逐個(gè)像素地減去哈勃圖像中的所有光線。結(jié)果是：最終的時(shí)間序列圖像，顯示了微弱的余輝，沒有來自背景星系的光污染。

與模型預(yù)測完全一致，它是迄今為止GW170817可見光余輝最準(zhǔn)確的成像時(shí)間序列。亮度的演化完全符合噴流理論模型，它也與無線電和X光告訴我們的完全一致。通過哈勃望遠(yuǎn)鏡的深空圖像，合作者們收集了關(guān)于GW170817所在星系的新見解。也許最引人注目的是，注意到合并周圍的區(qū)域并沒有密集的星團(tuán)。以前的研究表明，中子星對可以在球狀星團(tuán)的密集環(huán)境中形成和合并，觀察表明，中子星合并絕對不是這種情況。

根據(jù)這張新圖片，研究人員還認(rèn)為，被稱為短伽馬射線爆發(fā)的遙遠(yuǎn)宇宙爆炸，實(shí)際上是中子星合并，只是從不同的角度來看。兩者都會產(chǎn)生相對論噴流，它們就像一條材料的消防軟管，以接近光速的速度傳播。天體物理學(xué)家通常在直接瞄準(zhǔn)伽馬射線爆發(fā)時(shí)看到噴流，就像直接盯著消防水管一樣。但是GW170817是從一個(gè)30度的角度觀察，這是以前從未在光學(xué)波長上做過的。新的時(shí)間序列表明，GW170817和遠(yuǎn)距離短伽馬射線爆發(fā)的主要區(qū)別在于視角。

博科園｜研究/來自：西北大學(xué)

參考期刊《arXiv》《天體物理學(xué)快報(bào)》

Cite: arXiv:1908.08046

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