天文學家發現存在僅幾毫秒的超重中子星
時間：2025-12-10 03:46:29 來源：桑間濮上網 作者：知識 閱讀：644次
天文學家發現存在僅幾毫秒的超重中子星
（神秘的地球uux.cn）據cnBeta：宇宙中充滿了奇異的天體，現在天文學家發現了一個重磅炸彈--超重中子星，學家星在它們坍縮成黑洞之前，發現只存在了零點幾秒。存僅當具有一定質量范圍的毫秒恒星作為超新星爆炸時，它們會留下一個被稱為中子星的重中致密核心。這些奇怪的天文恒星把超過太陽的質量塞進一個城市大小的球里。它們常常以雙星系統結束，學家星最終兩顆中子星會向內旋轉，發現直到碰撞形成一個物體。存僅
這個物體是毫秒什么取決于總質量。一顆中子星的重中最大質量剛剛超過兩個太陽，然后它就會在自身的天文引力下坍塌，形成一個黑洞--所以如果兩顆中子星的學家星總質量低于這個極限，它們就會形成一顆新的發現中子星。如果質量更高，則碰撞將產生一個黑洞。
在新的研究中，天文學家檢測到兩顆中子星之間的合并導致了黑洞。然而，他們還發現了一個耐人尋味的中間階段的信號--只存在短短幾毫秒的超重中子星。
根據對中子星合并的計算機模擬，如果形成了超重中子星，在事件中拋出的引力波中出現一種被稱為準周期振蕩（QPO）的特定模式。雖然目前的觀測站還沒有敏感到可以在引力波中探測到這些，但新研究的團隊確定，它們的指紋也會在伽馬射線中顯示出來。
為了測試這個想法，天文學家們掃描了三個天文臺在過去幾十年中捕獲的700個短伽馬射線暴（GRB）的檔案數據。果然，伽馬射線QPOs出現在康普頓伽馬射線天文臺捕獲的兩個事件中--一個發生在1991年7月，另一個發生在1993年11月。
研究小組計算出，被探測到的超重中子星的質量超過太陽的2.5倍，并且在坍縮成黑洞之前將持續不超過300毫秒的時間。它們的旋轉速度也會非常快--如果它們持續那么久的話，幾乎是每分鐘78000轉。相比之下，旋轉速度最快的脈沖星的時鐘低于43000轉。
該團隊表示，未來的引力波探測器應該變得足夠敏感，可以直接發現超重中子星的特征，這可能有助于提供關于這些超短命物體的新信息。
該研究發表在《自然》雜志上。
相關：NASA對強大的宇宙爆炸的觀測揭示了超重中子星的情況
（神秘的地球uux.cn）據cnBeta：天文學家在研究被稱為短伽馬射線暴（GRB）的強大爆炸的檔案觀測時，檢測到了顯示一顆超重中子星在坍縮成黑洞前不久短暫存在的光型。這個轉瞬即逝的巨大物體很可能是由兩顆中子星的碰撞形成的。
馬里蘭大學學院公園分校（UMCP）和位于馬里蘭州格林貝爾特的NASA戈達德太空飛行中心的研究員Cecilia Chirenti解釋說："我們在NASA的Neil Gehrels Swift天文臺、Fermi伽馬射線太空望遠鏡和Compton伽馬射線天文臺探測到的700個短GRB中尋找這些信號，他在西雅圖舉行的美國天文學會第241次會議上介紹了這些發現。我們在康普頓于20世紀90年代初觀測到的兩個伽馬射線暴中發現了這些伽馬射線模式。"
1月9日星期一，科學雜志《自然》上發表了一篇描述這些結果的論文，由Chirenti領導撰寫。
當一顆大質量恒星的核心耗盡燃料并崩潰時，就會形成中子星。過程中產生了的沖擊波在超新星爆炸中吹走了恒星的其余部分。中子星通常將比我們的太陽更多的質量裝入一個大約城市大小的球中，但是超過一定的質量，它們會坍縮成黑洞。
康普頓數據和計算機模擬都顯示，巨型中子星比已知的質量最大、測量最精確的中子星 - J0740+6620多出20%，后者的質量幾乎是太陽的2.1倍。超重中子星的體積也幾乎是典型中子星的兩倍，或者說是曼哈頓島長度的兩倍。
這些巨型中子星每分鐘旋轉近78000次--幾乎是J1748-2446ad的兩倍，后者是有記錄以來最快的脈沖星。這種快速的旋轉短暫地支持了這些天體的進一步坍縮，使它們能夠存在短短的十分之幾秒，之后它們繼續形成黑洞，速度比眨眼還快。
"我們知道短的GRB是在軌道上的中子星撞在一起時形成的，而且我們知道它們最終會坍縮成一個黑洞，但是對事件的確切順序還不是很了解，"科爾-米勒說，他是UMCP的天文學教授，也是該論文的共同作者。"在某些時候，新生的黑洞會爆發出快速移動的粒子流，發出強烈的伽馬射線閃光，這是能量最高的光的形式，我們想更多地了解它是如何發展的。"
短的GRB通常閃耀不到兩秒鐘，但釋放的能量相當于我們銀河系中所有恒星一年所釋放的能量。它們可以在10億光年之外被探測到。合并的中子星也會產生引力波，即時空的漣漪，可以被越來越多的地面觀測站探測到。
對這些合并的計算機模擬顯示，當中子星凝聚時，引力波表現出頻率的突然快速跳躍，頻率超過1000赫茲。這些信號對于現有的引力波觀測站來說，速度太快，也太微弱，無法探測。但是Chirenti和她的團隊推斷，類似的信號可能出現在短GRB的伽馬射線發射中。
天文學家稱這些信號為準周期振蕩，或簡稱為QPO。與音叉的穩定鈴聲不同，QPO可以由幾個接近的頻率組成，這些頻率隨時間變化或消散。伽馬射線和引力波QPOs都起源于兩顆中子星凝聚時的物質漩渦中。
雖然在Swift和Fermi暴中沒有出現伽瑪射線QPO，但康普頓的暴發和瞬態源實驗（BATSE）在1991年7月11日和1993年11月1日記錄的兩個短的GRB符合這一要求。
BATSE儀器的較大面積使它在尋找這些微弱的模式方面占了上風--這種明顯的閃爍顯示了超大型中子星的存在。研究小組認為，這些信號僅靠偶然發生的幾率加起來不到三分之一。
"這些結果非常重要，因為它們為未來引力波觀測站對超大型中子星的測量奠定了基礎，"沒有參與這項工作的華盛頓喬治華盛頓大學物理系主任Chryssa Kouveliotou說。
到2030年代，引力波探測器將對千赫茲頻率敏感，對超大中子星的短暫生命提供新的見解。在此之前，敏感的伽馬射線觀測和計算機模擬仍然是探索它們的唯一可用工具。
(責任編輯：熱點)
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