世界不思議

雙中子星合併後出現的穩定 X 射線,可能是千新星餘暉


在 2017 年探測到雙中子星合併事件後 3 年半,科學家發現撞擊之後該處仍穩定輻射著 X 射線,新研究認為很可能是千新星(kilonova)餘暉。

2017 年 8 月 17 日,人類首次探測到一場由雙中子星碰撞引發的重力波事件 GW170817,也是迄今為止唯一一個在檢測到重力波的同時發現電磁輻射的宇宙爆炸事件。結合多種不同電磁波譜的觀測,科學家們收集了大量中子星合併現象的物理知識,然而 NASA 錢卓拉 X 射線天文台是目前唯一一個在該事件發生 4 年多後,仍能夠探測到光的天文台。

天文學家認為,中子星合併後,碎片會從鉑、金等放射性元素衰變中產生可見光和紅外光,稱為千新星(kilonova)現象,事實上,GW170817 事件在偵測到引力波幾小時後,其他望遠鏡就跟著檢測到可見光和紅外光,在當時證實了千新星起源。

而中子星合併產生了一股未直接指向地球的高能粒子流,因此錢卓拉望遠鏡最初沒看到 X 射線,但隨著噴流與周圍氣體塵埃碰撞時減速擴大,錢卓拉望遠鏡開始觀測 X 射線增加,然後於 2018 年初下降。

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但從 2020 年底迄今,錢卓拉望遠鏡又發現 X 射線開始維持在恆定值,對此科學家認為 X 射線很可能來自千新星餘暉──類似飛機音爆的衝擊波加熱材料並穩定發射 X 射線,見底下印象圖,藍色代表形成千新星的碎片,周圍環繞著橙色與紅色衝擊波。

但也有另一解釋認為 X 射線來自墜入黑洞的物質,但檢測到千新星餘輝就代表雙中子星合併後不會立即產生黑洞。為了區分 X 射線來源,天文學家將繼續監測 GW170817 的 X 射線與無線電波,如果它是千新星餘暉,則無線電輻射將隨時間推移變得更亮,且接下來數月或數年能再次被檢測到;如果是一個新形成的黑洞,那麼 X 射線輻射應該會維持穩定或迅速下降,且隨時間推移不會再檢測到無線電輻射。

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