基洛诺瓦——两颗中子星相互环绕并最终碰撞时发生的巨大爆炸

球形爆炸插图。Credit: Albert Sneppen
（神秘的诺瓦地球uux.cn）据美国物理学家组织网（by University of Copenhagen）：当中子星碰撞时，它们会产生一种爆炸，两颗这种爆炸的中星终碰撞时炸形状就像一个完美的球体，这与之前人们的相互看法相反。尽管这是环绕如何可能的仍然是一个谜，但这一发现可能为基础物理学和测量宇宙年龄提供一把新的并最钥匙。这一发现是发生由哥本哈根大学的天体物理学家发现的，并刚刚发表在《自然》杂志上。巨大爆
基洛诺瓦——两颗中子星相互环绕并最终碰撞时发生的基洛巨大爆炸——是创造宇宙中伟大和渺小事物的原因，从黑洞到你手指上金戒指中的诺瓦原子和我们身体中的碘。它们产生了宇宙中最极端的两颗物理条件，正是中星终碰撞时炸在这些极端条件下，宇宙创造了元素周期表中最重的相互元素，如金、环绕铂和铀。
但是对于这种暴力现象，我们还有很多不了解的地方。当2017年在1.4亿光年外探测到一颗基洛诺瓦时，这是科学家第一次能够收集详细的数据。世界各地的科学家仍在解释这次巨大爆炸的数据，包括哥本哈根大学的阿尔伯特·斯奈彭和达拉赫·沃森，他们有了惊人的发现。
他们对2017年基洛诺瓦AT2017gfo的数据进行了分析。这些数据是欧洲南方天文台甚大望远镜上的X-shooter摄谱仪发出的紫外线、光学和红外光，结合了以前对引力波、无线电波和哈勃太空望远镜数据的分析。
“你有两颗超级致密的恒星，它们在坍缩前每秒钟绕对方运行100次。尼尔斯·波尔研究所的博士生、发表在《自然》杂志上的这项研究的第一作者艾伯特·斯内彭说:“我们的直觉和所有以前的模型都表明，碰撞产生的爆炸云必须具有扁平而不对称的形状。”
这就是为什么他和他的研究同事惊讶地发现，2017年的基洛诺瓦完全不是这种情况。它完全对称，形状接近完美的球体。
“谁也没想到爆炸会是这个样子。它是球形的，像一个球，这没有任何意义。但是我们的计算清楚地表明了这一点。这可能意味着我们在过去25年中一直在考虑的基洛诺瓦的理论和模拟缺乏重要的物理学，”尼尔斯·波尔研究所副教授、该研究的第二作者达拉赫·沃森说。
球形是一个谜
但是基洛诺瓦是如何成为球形的是一个真正的谜。据研究人员称，一定有意想不到的物理现象在起作用:
“使爆炸呈球形的最有可能的方法是，从爆炸的中心爆发出巨大的能量，使原本不对称的形状变得平滑。因此，球形告诉我们，在碰撞的核心可能有大量的能量，这是无法预见的，”艾伯特·斯奈朋说。
当中子星碰撞时，它们短暂地结合成一颗超大质量中子星，然后坍缩成一个黑洞。研究人员推测是否在这种坍塌中隐藏了很大一部分秘密:
“也许一种‘磁弹’是在恒星坍缩成黑洞时，超大质量中子星巨大磁场释放能量的瞬间产生的。磁能的释放会使爆炸中的物质分布得更呈球形。在这种情况下，黑洞的诞生可能会非常活跃，”达拉赫·沃森说。
然而，这一理论并没有解释研究人员发现的另一个方面。根据以前的模型，虽然产生的所有元素都比铁重，但极重的元素，如金或铀，应该在基洛诺瓦的不同位置产生，而不是锶或氪等较轻的元素，它们应该从不同的方向排出。另一方面，研究人员只检测到较轻的元素，它们在空间中均匀分布。

基洛诺瓦的艺术插图。Credit: Robin Dienel/Carnegie Institution for Science
因此，他们认为神秘的基本粒子，中微子，对这一现象也起着关键作用，关于中微子的知识还不太清楚。
“另一种想法是，在超大质量中子星存在的几毫秒内，它发出非常强大的辐射，可能包括大量的中微子。中微子可以导致中子转化为质子和电子，从而产生更多更轻的元素。这种想法也有缺点，但我们相信中微子发挥了比我们想象的更重要的作用，”艾伯特·斯奈彭说。
一个新的宇宙统治者
爆炸的形状也很有趣，原因完全不同:
“在天体物理学家中，有很多关于宇宙膨胀速度的讨论。速度告诉我们，除了别的以外，宇宙有多老。现有的两种测量方法相差十亿年。在这里，我们可能有第三种方法，可以补充其他测量方法，并根据其他测量方法进行测试。
所谓的“宇宙距离阶梯”是今天用来测量宇宙增长速度的方法。这可以简单地通过计算宇宙中不同物体之间的距离来实现，这些物体就像梯子上的横档。
“如果它们是明亮的，并且大部分是球形的，如果我们知道它们有多远，我们可以使用基洛诺瓦作为一种独立测量距离的新方法——一种新的宇宙尺子，”达拉赫·沃森说，并继续说道:
“知道形状是什么，在这里是至关重要的，因为如果你有一个不是球形的物体，它会发出不同的光，这取决于你的视角。球形爆炸提供了更高的测量精度。”
他强调，这需要来自更多基洛诺瓦的数据。他们预计LIGO天文台将在未来几年探测到更多的基洛诺瓦。
关于基洛诺瓦
中子星是极其致密的恒星，主要由中子组成。它们通常只有20公里宽，但重量却是太阳的1 . 5到2倍。一茶匙中子星物质的重量相当于珠穆朗玛峰。当两颗中子星碰撞时，会出现一颗新星的现象。这是合并产生的巨大爆炸的名字。它是一个放射性火球，以巨大的速度膨胀，主要由合并及其后果中形成的重元素组成，包括较轻和非常重的元素，它们被喷射到太空中。
这种现象在1974年被预测到，并在2013年首次被清晰地观察和识别。2017年，当探测器LIGO(在美国)和处女座(在欧洲)成功测量到2017gfo基洛诺娃的引力波时，首次获得了基洛诺娃的详细数据，它位于1.4亿光年远的星系中。

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