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哈勃太空望遠鏡觀察到中子星合并引發的爆炸與噴射事件GW170817
發布時間：2025-12-09 12:32:55 來源：桑間濮上網 作者：知識
哈勃太空望遠鏡觀察到中子星合并引發的爆炸與噴射事件GW170817
（神秘的地球uux.cn）據cnBeta：每秒超過299,000,000米--一個超快的噴射現象從一次中子星碰撞事件中出現。中子星是太空大質量恒星爆炸后幸存的"垃圾壓縮"核心。盡管重量超過了我們的望遠太陽，但它們可以裝進紐約市。鏡觀件在這種無法想象的中星炸噴密度下，一茶匙的射事表面物質在地球上至少有40億噸重。
上圖是哈勃合并藝術家對兩顆中子星碰撞的印象。兩顆密集的太空恒星殘余物之間的碰撞釋放出1000個標準恒星新星爆炸的能量。在碰撞的望遠后果中，一個噴燈式的鏡觀件輻射射流以近乎光速的速度噴射出來。射流沿著一個被強大磁場限制的中星炸噴狹窄光束被引導。咆哮的射事射流犁入并掃除了周圍星際介質中的物質。
想象一下，哈勃合并當兩顆這樣凝結的太空炮彈迎面相撞時會發生什么。它們在一種叫做引力波的望遠現象中甚至攪動了時間和空間的結構，這種現象可以由地球上的探測器測量。
這一爆炸事件被命名為GW170817，于2017年8月被觀測到。爆炸釋放的能量與超新星爆炸的能量相當。這是第一次對中子星合并產生的引力波和伽馬輻射的聯合探測。
在摧古拉朽的的后果中，一股噴燈式的輻射以近乎光速的速度噴射出來，猛烈地撞擊著被湮沒的這對組合周圍的物質。哈勃在碰撞后兩天就出現在了爆炸現場。天文學家用哈勃測量了射流撞上的一團物質的運動。當噴氣機以接近光的速度離開爆炸現場時，這團物質向外移動，就像一片被花園水管中的水流卷入的樹葉。
從哈勃和射電望遠鏡中收集到的令人難以置信的精確度，用來測量這個圓球的軌跡，相當于測量從地球上看到的放在月球上的12英寸比薩餅的直徑。這是正在進行的對中子星碰撞的調查中的一個重要分水嶺，這種碰撞一直響徹整個宇宙。
天文學家利用美國宇航局的哈勃太空望遠鏡進行了一項獨特的測量，表明在兩顆中子星之間的巨大碰撞中，一股噴流以超過99.97%光速的速度被吹過太空。
這一爆炸性事件被稱為GW170817，發生在2017年8月。爆炸產生的能量堪比超新星爆炸。這是第一次從雙中子星合并中一起檢測到引力波和伽馬射線。
這是研究這些非凡碰撞的一個重要轉折點。除了發現引力波外，全世界和太空中的70個觀測站都看到了這次合并的后果，涉及大片的電磁波譜。這標志著時域和多信使天體物理學領域的一個重要發展，它利用包括引力波和光在內的一些"信使"來分析宇宙在時間上的進展。
僅僅兩天后，科學家們迅速將哈勃對準了爆炸的位置。中子星坍縮成一個黑洞，其強大的引力開始吸引物質向它靠近。這些物質迅速旋轉，產生了從其兩極向外移動的噴流。咆哮的射流撞上了爆炸碎片的擴大外殼，并卷起了碎片，這包括一個物質圓球，極端速度的噴射就是在這里發生。
盡管該事件發生在2017年，但科學家們花了幾年的時間來弄清楚如何分析哈勃的數據以及來自其他望遠鏡的數據，以描繪出這幅完整的畫面。
哈勃的觀測結果與美國國家科學基金會的多個射電望遠鏡的觀測結果相結合，共同進行超長基線干涉測量（VLBI）。無線電數據是在爆炸后75天和230天拍攝的。
加州帕薩迪納加州理工學院的Kunal P. Mooley說："我很驚訝哈勃能給我們提供如此精確的測量，這可以與遍布全球的強大的射電VLBI望遠鏡所達到的精度相媲美，"他是最近發表在《自然》雜志上的論文的主要作者。
除了VLBI之外，作者還使用了哈勃數據和來自歐空局（歐洲航天局）蓋亞衛星的數據，以達到極度精確。馬里蘭州巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所的杰伊-安德森說："花了幾個月的時間對數據進行仔細分析，才做出這個測量。"
噴流看上去超過了光速，其實不是
通過結合不同的觀測數據，他們能夠準確地確定爆炸地點。哈勃的測量結果顯示，噴流以七倍于光速的表面速度移動。無線電觀測顯示噴氣機后來減速到比光速快四倍的表面速度。但在現實中，沒有什么能超過光速，所以這種"超光速"運動是一種假象。因為噴射的景象幾乎是以光速接近地球的，所以它在稍后時間發出的光的距離更短。從本質上講，噴射現象本身是在追趕自己的光。實際上，發射光的間隔時間比觀察者想象的要長。這導致物體的速度被高估了，在這種情況下，似乎測量起來它的速度遠遠超過了光速。
加州大學伯克利分校的盧文斌說："我們的結果表明，噴氣機在發射時至少以99.97%的光速運動。"
哈勃測量結果與2018年宣布的VLBI測量結果相結合，大大加強了長期以來推測的中子星合并和短時伽馬射線暴之間的聯系。這種聯系需要一個快速移動的噴流出現，現在已經在GW170817中測量到。
這項工作為更精確地研究由LIGO、Virgo和KAGRA引力波觀測站探測到的中子星合并鋪平了道路。在未來幾年有了足夠大的樣本，相對論射流的觀測可能為測量宇宙的膨脹率提供另一條線索，這與一個被稱為哈勃常數的數字有關。
目前，早期宇宙和附近宇宙的哈勃常數估計值之間存在差異，這是當今天體物理學中最大的謎團之一。不同的數值是基于哈勃和其他天文臺對Ia型超新星的極其精確的測量，以及歐空局普朗克衛星的宇宙微波背景測量。更多關于相對論噴流的觀點可以為試圖解開這個謎團的天文學家們增加有用的信息。
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