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余辉揭示了中子星碰撞的本质起源

  • 科学
  • 2019-09-10 11:46:15
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正式编写了2017年两位中子星强有力合并历史性探测的最后一章。在极度明亮的爆发终于消失为黑色之后,由西北大学领导的国际团队精心构建了它的余辉 - 这个着名事件生命周期的最后一点。

最终的图像不仅是迄今为止中子星碰撞余辉最深的图像,它还揭示了合并起源的秘密,它产生的射流以及较短的伽马射线爆发的性质。

“这是我们在可见光下对这一事件所采取的最深刻的曝光,”西北大学领导该项研究的文辉芳说。“图像越深,我们就能获得越多的信息。”

该研究将于本月在TheAstrophysical Journal Letters上发表。Fong是西北大学Weinberg艺术与科学学院的物理学和天文学助理教授,也是CIERA(天体物理学跨学科探索与研究中心)的成员,该学院是西北大学的一个研究中心,专注于推进研究,重点是跨学科联系。

许多科学家认为2017年的中子星合并,称为GW170817,是LIGO(激光干涉仪引力波观测台)迄今为止最重要的发现。这是天体物理学家第一次捕获两颗中子星碰撞。在这两个引力波和电磁检测光,它也是这两种形式的辐射之间的首次多信使观察。

部分地检测到来自GW170817的光,因为它在附近,使其非常明亮并且相对容易找到。当中子星相撞时,它们发出的千瓦光比经典新星亮1000倍,这是由于合并后形成的重元素。但正是这种亮度使得它的余辉由近乎光速的喷气式飞机形成,摧毁了周围的环境 - 如此难以测量。

“为了让我们看到余辉,千侬必须走开,”方说。“当然,在合并后大约100天,窑龙已经消失了,余辉接管了。余辉是如此微弱,然而,它留给了最敏感的望远镜捕捉它。”

哈勃到救援

从2017年12月开始,美国宇航局的哈勃太空望远镜检测到合并后的可见光余辉,并在一年半的时间内再次重新审视了合并的位置10次。

该框表示现在褪色的余辉所在的位置。

在2019年3月底,Fong的团队使用哈勃望远镜获得最终图像和迄今为止最深刻的观察结果。在七个半小时的过程中,望远镜记录了发生中子星碰撞的天空图像。得到的图像显示,在中子星合并后的584天,合并后发出的可见光终于消失了。

接下来,Fong的团队需要消除周围星系的亮度,以隔离事件的微弱余辉。

“要准确测量余辉的光线,你必须把所有其他光线带走,”CIERA的博士后研究员,该研究的第二作者彼得布兰查德说。“最大的罪魁祸首是来自银河系的光污染,这种结构非常复杂。”

Fong,Blanchard和他们的合作者通过使用所有10张图片来接近挑战,其中kilonova消失了,余辉仍然留在最后的深哈勃图像中,没有碰撞的痕迹。该团队在10个余辉图像中的每一个上覆盖了他们的深哈勃图像。然后,使用算法,他们仔细地逐像素地减去来自早期余辉图像的来自哈勃图像的所有光。

结果:最后的时间序列图像显示了微弱的余辉,没有来自背景星系的光污染。与模型预测完全一致,它是GW170817迄今为止产生的可见光余辉最准确的成像时间序列。亮度演变完全符合我们的喷气机理论模型,”Fong说。“它也完全符合无线电和X射线告诉我们的内容。”照亮信息

凭借哈勃的深空图像,Fong和她的合作者收集了关于GW170817家庭银河系的新见解。也许最引人注目的是,他们注意到合并周围的区域并没有密集的星团。

“以前的研究表明,中子星对可以在球状星团的密集环境中形成和融合,”Fong说。“我们的观察显示,对于这个中子星合并来说绝对不是这样。”

根据新的图像,Fong还认为远距离的宇宙爆炸被称为短伽马射线爆发实际上是中子星合并 - 只是从不同的角度看。两者都产生相对论性的喷气式飞机,就像一个靠近光速传播的材料的消防水带。天体物理学家通常会在直接瞄准伽马射线时看到喷射,就像直接盯着消防水管一样。但GW170817是从30度角度观看的,这在光学波长中从未进行过。

“GW170817是我们第一次能够看到喷气机'离轴',”Fong说。“新的时间序列表明,GW170817与遥远的短伽马射线爆发之间的主要区别在于视角。”

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