太空探索：中子星合并，确认了几十年的预测！
8月17日，自LIGO于2015年9月开始运作以来，激光干涉引力波天文台（LIGO）检测到时空中大规模扰动的第五个指纹。与前两组反映两个黑洞之间碰撞的涟漪不同，这些时空扭曲的形状暗示了两颗中子星之间的碰撞。
虽然黑洞碰撞除了引力波之外几乎不会产生任何特征，但是中子星的碰撞可以在电磁波谱中上下观察到。普林斯顿大学物理学教授弗兰斯·普雷托里乌斯说：“当中子星碰撞时，所有地狱都会破裂。”“它们开始产生大量的可见光，还有伽马射线，X射线，无线电波”几十年来，普林斯顿研究人员一直在研究中子星及其天文标记。
中子星和伽马射线！
引力波是中子星合并到达地球的第一个证据，随后是1.7秒后到达的伽马射线爆发。
1986年，普林斯顿天体物理学家首次发现了中子星与伽马射线爆发之间的联系，理论天体物理学教授，天体物理科学系主任，莱斯·斯皮策博士说。“10月16日宣布的许多发现证实了30年前普林斯顿大学的基本预测。”
他指的是Bohdan Paczynski，已故Lyman Spitzer Jr.理论天体物理学教授和1983年获得博士学位的Jeremy Goodman的一组背靠背论文。在Paczynski学习并且现在是该系教授的毕业生。在他们的文章中，Paczynski和Goodman认为碰撞的中子星可能是伽马射线爆发的来源，这是一种神秘的，短暂的能量源，最初是由卫星在20世纪60年代后期发现的。
“我们都提到了这种可能性。谁先提出这个想法？我不知道，因为我们一直在谈论，”古德曼说。“我们知道[中子星]必须偶尔发生碰撞 - 我们知道因为[普林斯顿物理学家和诺贝尔奖获得者]乔·泰勒的作品。”
此外，Paczynski已经意识到大多数伽马射线爆发来自足够远的距离，以至于宇宙的膨胀正在影响它们的表观分布。
“Bohdan Paczynski绝对正确，”古德曼说。然而，他的想法并未立即被该领域所接受。“我记得在新墨西哥州的陶斯参加一个会议。... Bohdan简短地谈到了他的想法，即伽马射线爆发来自宇宙学的距离。我记得这些其他天体物理学家他说话时他们很安静，但他认为有点疯子。“
他补充道，“Bohdan Paczynski是一个非常大胆的思想家。”
中子星碰撞！
推动Paczynski和Goodman讨论的中子星碰撞的可能性首先出现在1981年由Joseph Taylor撰写的论文中，现在是James S. McDonnell杰出大学物理学荣誉教授。1974年，他与当时在普林斯顿等离子体物理实验室工作的研究生拉塞尔·赫尔斯（Russell Hulse）发现二元中子星，获得1993年诺贝尔物理学奖。他们发现他们发现的两颗中子星分开了大约五十万英里并且每7.75小时相互绕行。
1981年，在来普林斯顿后不久，泰勒和当时的助理教授Joel Weisberg宣布，通过几年的精确测量，他们已经证实距离和周期随时间而变化，轨道衰减与阿尔伯特爱因斯坦的预测相符。由于引力波发射引起的能量损失。轨道正在慢速减速，以至于Hulse-Taylor二进制中的中子星需要大约3亿年才能碰撞和合并。
“一旦理解了Hulse-Taylor中子星二进制，随后的时序实验显示与广义相对论的一致性，很明显会发生碰撞，”物理学教授Steven Gubser说。“因此，当我们庆祝碰撞中子星的第一次引力波检测时，让我们也相信乔·泰勒和罗素·赫尔斯最初发现的二进制脉冲星，并证明他们实际上是中子星相互绕行，只是等待碰撞“。
明星如何合并？
Gubser和Pretorius在描述黑洞（或中子星）如何碰撞时所提供的证据 - 这是LIGO现在已经检测到的五次天文奇迹。在普林斯顿大学出版社出版的“ 黑洞小书 ”最近的一次谈话中，Gubser和Pretorius使用了一个大约三英寸而不是四分之一的磁盘，因此他们的观众可以更容易地看到和听到磁盘的速度慢但速度稳步提高。
“你通常认为失去能量对应于放慢速度，而不是加速，但你看到磁盘实际上它可以走另一条路，”后来Gubser说。“当磁盘失去摩擦能量时，它的接触点会越来越快地移动，并产生特征性的上升频率。”
碰撞物体是中子星还是黑洞- 或者每个中的一个 - 旋转运动及其声音遵循相同的模式。随着引力波能量的流失，两个物体将越来越快地相互绕行，前往不可避免的死亡。
在LIGO于8月17日发现碰撞的情况下，这两颗恒星 - 每个都是曼哈顿的大小，几乎是太阳质量的两倍 - 最终每秒钟相互旋转数百次，相当大的一部分他们碰撞前的光速。
“泰勒和韦斯伯格的计时实验显示了这种模式的开始，这是由于螺旋形缓慢而产生的，”古贝尔说。“频率增长非常缓慢，这就是为什么它是如此令人印象深刻的测量。”
相比之下，他说，“在螺旋的最后阶段，频率迅速增加，你会得到LIGO看到的'呐喊'或'唧唧'波形。”
明星创造的是什么？
当恒星以相当于光速的一小部分相互撞击时，碰撞将原子融合在一起并形成填充周期表底部行的元素。
“这些元素 - 铂，金，许多其他价值较低的元素在元素周期表中高位 - 它们的核子中的质子比质子中的质子更多，”古德曼说。“通过一次有效地添加一个中子，你无法以与我们理解铁生成元素相同的方式进入这些原子核。问题是你必须非常快地添加大量中子。”物理学家将这种快速过程称为r过程。
古德曼说，很长一段时间，科学家认为r-过程元素是在超新星中产生的，但这些数字并没有增加。“但是中子星主要是中子，如果你把它们中的两个粉碎在一起，那么期望一些中子会溅出来是合理的。”
“这次合并的产品可能是黄金，铀，铕 - 自然界中最重要的元素之一，”天体物理科学教授兼行星和生命计划主任亚当·伯罗斯说。
Burrows和副研究学者David Radice最近赢得了美国能源部的资助，以调查中子星和超新星的合并，Burrows统称这些物质是“一些最具爆炸性的现象，其中一些是暴力现象。宇宙中的常规基础。“
从LIGO检测之后的欧洲南方天文台的甚大望远镜（VLT）光谱观测证实，重金属如铂，铅和黄金是在两个中子的碰撞形成恒星。
用于识别这些元素的VLT数据，即可见光和近可见光波长，是在LIGO检测到引力波后的数小时和数天内收集的。一旦LIGO的发现开始传播，全世界的天文学界就在引力波来自天空的天空上训练他们的望远镜和其他仪器，前普林斯顿大学博士后研究员Brian Metzger称之为“最雄心勃勃，充满情感的电磁波”历史上的运动，可能是任何短暂的[短暂事件]。“
哥斯达大学助理物理学教授梅茨格是该论文中近4,000名共同作者之一，描述了X射线，伽马射线，可见光波，无线电波等的后续观测。“这是一个非常惊人的引力波的全色发现，基本上每一个波长，”他说。
1987年的超新星古德曼说，对天文学界的影响与他生命中唯一的另一个事件相比。对恒星爆炸的观察为无数天文问题和理论提供了具体的解决方案。“人们一直在为超新星，高耸的理论大厦建立这个模型，观察基础有点不稳定，”古德曼说。“没有人会想到这些东西的更好的模型，但后来看到它......我不知道如何形容它，就像从上帝那里收到一封电报，说出这些事件究竟是什么。”
古德曼说，从中子星合并产生的“电磁烟花”中收集的大量数据产生了类似的效果。“我们有各种各样的猜测......但现在我们有这些引力波。这正是我们对两个紧凑质量的预期！”
“这是引力波检测的未来，这是一个新的天文学已被打开，”Burrows说。“这是宇宙的一个新窗口，已经有数十年的预期，这是成千上万的科学家和技术人员的雄心壮志，实际上已经实现了许多人认为他们无法实现的目标。”
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