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Mar. 08 2022

錢卓拉X射線天文臺從千新星中檢測到類似「音爆」的餘暉

  • 藝術家說明兩顆中子星併合時發生的強大事件。圖片來源:NASA

    藝術家說明兩顆中子星併合時發生的強大事件。圖片來源:NASA

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一般觀測到的重力波事件通常來自於兩個黑洞併合所產生,但是GW170817則是由於兩個中子星併合而形成。GW170817於2017年8月首次被探測到,透過各式的望遠鏡看到了不同波段光譜,直至目前錢卓拉X射線天文臺仍持續對其進行觀測。由錢卓拉觀測到的X射線數據顯示,其存在一個狹窄的噴流,此噴流隨著時間而減速且擴散,這項研究提供了中子星併合後發生類似音爆般X射線的證據。GW170817是第一個,同時檢測到重力波和電磁輻射的中子星併合事件,利用不同波段的觀測,為天文學家提供了關於中子星併合和其他相關現象的物理學訊息。

錢卓拉觀測GW170817至今四年多來,天文學家認為在中子星合併後,其爆炸過程中形成鉑和金等放射性元素的衰變,產生可見光和紅外光,這種光爆發被稱為千新星(Kilonova)。換句話說,千新星是因中子星併合而產生的天文現象。事實上,在這事件中首先觀測到重力波,之後數小時才從GW170817檢測到可見光和紅外光。天文學家猜測,中子星併合產生了一股沒有直接指向地球的高能粒子噴流,這也是為什麼錢卓拉最初沒有看到X射線的原因。爾後,因與周圍的氣體和塵埃碰撞,噴流的速度因此減慢並擴大開來,這使得錢卓拉觀測到的X射線增加,隨後在2018年初下降,但至2020年底以來,錢卓拉探測到的X射線則一直保持在幾乎恆定的狀態。從錢卓拉在2020年12月和2021年1月所拍攝的數據中,顯示了來自GW170817及其宿主星系NGC 4993中心X射線發射,研究團隊認為此穩定的X射線,可能來自於千新星爆炸産生的衝擊波撞上GW170817周圍的氣體。被這種衝擊加熱的物質會在X射線中穩定發光,從而產生千新星餘輝,就如同錢卓拉所觀測到的那般。

或者還有另一種解釋,X射線是來自於墜入中子星併合後形成的黑洞的物質。研究人員表示檢測到千新星餘輝意味著併合並不會立即產生黑洞,而此也提供了一個機會,讓天文學家得以研究物質是如何在黑洞誕生幾年後落入黑洞的。無論是哪一種情況,都使我們有機會研究和理解以前從未觀察到的新物理過程。該研究成果發表於《Astrophysical Journal Letters》期刊上。

 

資料來源:Sci-News

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

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