由德國波恩馬克斯普朗克射電天文研究所(Max Planck Institute for Radio Astronomy)天文學(xué)家組成的一個國際研究小組，將來自五大洲的射電望遠(yuǎn)鏡組合在一起，證明了一種狹窄物質(zhì)流的存在，即所謂的射流，這種物質(zhì)流是迄今為止觀測到的唯一一種涉及兩顆中子星的引力波事件。

位于費爾斯堡的100米射電望遠(yuǎn)鏡以其高靈敏度和優(yōu)異的性能在觀測中發(fā)揮了重要作用。2017年8月觀測到兩顆中子星相撞，產(chǎn)生引力波，被美國的LIGO和歐洲的Virgo探測器探測到。（下圖1為位于3.26億光年外九頭蛇星座宇宙企鵝照片/美國哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝）

博科園-科學(xué)科普：中子星是密度極高的恒星，質(zhì)量與太陽大致相當(dāng)，但大小與科隆等城市相似，這是迄今為止觀測到的第一個也是唯一一個此類事件它發(fā)生在距地球1.3億光年的九頭蛇星座。天文學(xué)家觀察到這一事件以及隨后整個電磁波譜的演變，從伽瑪射線、x射線到可見光和無線電波。在合并200天后，歐洲、非洲、亞洲、大洋洲和北美的射電望遠(yuǎn)鏡觀測結(jié)果證明，在這次猛烈的碰撞中出現(xiàn)了一股噴射流。這些發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在由意大利國家天體物理研究所(INAF)的Giancarlo Ghirlanda領(lǐng)導(dǎo)的一個國際天文學(xué)家團(tuán)隊發(fā)表在科學(xué)期刊《科學(xué)》上。

中子星合并代表了第一個可以將探測到引力波與發(fā)光物體聯(lián)系起來的例子。這一事件證實了幾十年來一直在討論的科學(xué)理論，以及中子星合并與宇宙中最強大爆炸之一（伽馬暴）之間的聯(lián)系。合并后大量物質(zhì)被排入太空，在物體周圍形成一個外殼。天文學(xué)家一直在用不同的波長追蹤它的演化過程。但是，關(guān)于這一事件仍然有一些遺留的問題，任何以前的意見都無法澄清。研究人員吉爾蘭達(dá)解釋說：預(yù)計部分材料將通過準(zhǔn)直射流噴射出去，但目前還不清楚這種材料是否能成功穿透周圍的外殼，有兩種相互競爭的情況：一種情況是，射流無法穿透外殼，而是在物體周圍產(chǎn)生一個不斷膨脹的氣泡。

在另一種情況下，射流成功地穿透外殼，然后向太空深處傳播，只有獲得分辨率非常高的非常敏感的無線電圖像才會放棄這種或那種情況。這需要使用一種被稱為甚長基線干涉測量(VLBI)的技術(shù)，這種技術(shù)可以使天文學(xué)家將地球上的射電望遠(yuǎn)鏡結(jié)合起來。該出版物的作者于2018年3月12日利用歐洲VLBI網(wǎng)絡(luò)(連接來自西班牙、英國、荷蘭、德國、意大利、瑞典、波蘭、拉脫維亞、南非、俄羅斯和中國的望遠(yuǎn)鏡)、英國的e-MERLIN望遠(yuǎn)鏡、澳大利亞和新西蘭的澳大利亞長基線陣列望遠(yuǎn)鏡和美國的甚長基線陣列望遠(yuǎn)鏡，對合并方向進(jìn)行了全球觀測。

來自馬克斯·普朗克射電天文研究所(MPIfR)的研究小組成員卡羅琳娜·卡薩迪奧說：我們位于埃弗爾斯堡的100米射電望遠(yuǎn)鏡參與了這次觀測，由于它的高靈敏度和優(yōu)異的性能，它是一個關(guān)鍵元素。所有望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)都被送往荷蘭的JIVE，在那里，最先進(jìn)的處理技術(shù)被用來生成一幅圖像，其分辨率堪比分辨月球表面上的人。在同樣的類比中，膨脹的氣泡會以相當(dāng)于月球上一輛卡車的表觀尺寸出現(xiàn)，而噴射流則會被探測到是一個更緊湊的物體。來自意大利INAF的Om Sharan Salafia解釋說：將理論圖像與真實圖像進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)只有噴射流看起來足夠緊湊，才能與觀測到的尺寸相匹配。

研究小組確定這一噴射流所含的能量相當(dāng)于我們銀河系所有恒星在一年內(nèi)所產(chǎn)生的能量。同樣來自JIVE的Zsolt pari說：所有這些能量都包含在一個小于一光年的尺寸中。在歐洲，研究人員利用無線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟有效利用我們成員的射電望遠(yuǎn)鏡。這里描述的觀測結(jié)合了歐洲和世界各地的射電天文臺。這需要合作天文臺和機(jī)構(gòu)的良好協(xié)調(diào)努力，才能取得如此令人興奮的成果。匈牙利Konkoly天文臺的Sandor Frey總結(jié)說：這些類型的觀測將使我們能夠揭示宇宙中一些最強大的事件發(fā)生期間和之后發(fā)生的過程。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來自:?馬克斯普朗克協(xié)會

參考期刊文獻(xiàn):《科學(xué)》

DOI: 10.1126/science.aau8815

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