兩顆中子星的驚人合併產生了引力波，去年秋天公佈的結果很可能是另一件事：誕生了一個黑洞。這個新誕生的黑洞將是迄今為止發現質量最低的黑洞。一項新的研究分析了來自NASA錢德拉x射線天文臺的數據，這些數據是在激光干涉引力波天文臺(LIGO)探測引力波和伽馬射線之後的幾天、幾周和幾個月裡由NASA費米任務在2017年8月17日探測到。儘管專業天文學家使用的幾乎所有望遠鏡都觀測到了這一源，官方名稱為GW170817，但錢德拉的x射線對於理解這兩顆中子星相撞後發生的情況至關重要。
圖片：NASA/CXC/Trinity University/D. Pooley et al. Illustration: NASA/CXC/M.Weiss
博科園-科學科普：從LIGO的數據天文學家有一個很好的估計，中子星合併產生的物體的質量大約是太陽質量的2.7倍。這使它處於一種身份的緊張狀態，這意味著它要麼是迄今為止發現的最大質量的中子星，要麼是迄今為止發現的質量最低的黑洞，之前的紀錄保持者是太陽質量的四到五倍。這項研究的負責人德克薩斯州聖安東尼奧三一大學的Dave Pooley說雖然中子星和黑洞是神秘的，但我們已經利用錢德拉這樣的望遠鏡對它們進行了研究，這意味著我們有數據和理論來預測這些物體在x射線中的行為。”錢德拉的觀測不僅揭示了它們揭示的東西，也揭示了它們沒有揭示的東西。如果中子星合併並形成一顆更重的中子星，天文學家就會期望它能快速旋轉併產生一個非常強的磁場。
這反過來又會產生一個膨脹的高能粒子氣泡，從而產生明亮的x射線輻射。相反錢德拉的數據顯示x射線的水平比預期的低了幾百倍，比預期的要低得多，因為快速旋轉、合併的中子星和高能量粒子的伴生氣泡，意味著可能形成一個黑洞。如果得到證實，這個結果表明，製造黑洞的方法有時是複雜的。在GW170817的情況下，需要兩個超新星爆炸，在一個足夠緊密的軌道上留下兩顆中子星，從而產生引力波輻射，將中子星聚在一起。可能已經回答了這個令人眼花繚亂的事件最基本的問題之一：它是什麼東西？天文學家長期以來一直懷疑中子星的合併會形成一個黑洞併產生輻射爆發，但迄今為止，還缺乏強有力的證據證明這一點
圖片：NASA/CXC/M.Weiss
在事件發生兩到三天之後的錢德拉觀測沒有發現源，但是在事件發生後的9天、15天和16天之後的觀測，導致了探測。不久後，光源就消失在太陽的後面，但在錢德拉的觀察中，在事件發生後110天左右出現了進一步的變亮，隨後在大約160天后出現了類似的x射線強度。通過與NSF的Karl G. Jansky非常大的陣列(VLA)進行對比，Pooley和他的研究人員將觀測到的x射線輻射完全歸因於震波——類似於超音速飛機的音爆——從合併到周圍的氣體。中子星沒有x射線的跡象。Pooley團隊的這一說法可以通過未來的x射線和無線電觀測進行檢驗。如果殘骸是一顆具有強磁場的中子星，那麼當高能粒子的氣泡趕上減速激波時，在x射線和射電波長下，源應該會變得更加明亮。
如果它確實是一個黑洞，天文學家預計它將繼續變得更弱，這是最近被觀測到的衝擊波減弱。德克薩斯大學的j·克雷格·惠勒(J. Craig Wheeler)說：GW170817是一個持續不斷的天文事件，我們正在從這一事件中瞭解到很多關於天體物理學的最密集的天體物理學。如果後續觀測發現一個重的中子星倖存下來，這一發現將挑戰中子星結構的理論，以及它們的質量。加州大學伯克利分校的布魯斯·戈森說：在我職業生涯的初期，天文學家只能觀測到我們星系中的中子星和黑洞，而現在我們正在觀測宇宙中的這些奇異恆星，活著是多麼令人興奮的時刻啊，看到像LIGO和Chandra這樣的樂器向我們展示了大自然所提供的許多令人激動的東西！
閱讀更多 博科園 的文章
