由東英吉利大學領(lǐng)導的國際團隊在如何理解死星碰撞和宇宙膨脹方面取得了重要突破。

他們發(fā)現(xiàn)了一個不尋常的脈沖星，這是深層空間中一個被磁化的旋轉(zhuǎn)中子星“燈塔”之一，它從磁極發(fā)出高度集中的無線電波。

新近發(fā)現(xiàn)的脈沖星(稱為PSR J1913 + 1102)是雙星系統(tǒng)的一部分，這意味著它被鎖定在與另一個中子星激烈的緊密軌道上。

中子星是超新星的恒星殘骸。它們由已知的最稠密的物質(zhì)組成，將地球質(zhì)量的數(shù)十萬倍堆積成一個城市大小的球體。

在大約十億年中，這兩個中子星將發(fā)生碰撞，以引力波和光的形式釋放出驚人數(shù)量的能量。

但是新發(fā)現(xiàn)的脈沖星是不尋常的，因為它的兩個中子星的質(zhì)量是完全不同的，一個比另一個大得多。

這種不對稱的系統(tǒng)使科學家相信，雙中子星合并將提供有關(guān)天體物理學中未解之謎的重要線索，包括更準確地確定宇宙的膨脹率，即哈勃常數(shù)。

該發(fā)現(xiàn)今天發(fā)表在《自然》雜志上，是使用波多黎各的Arecibo射電望遠鏡完成的。

UEA物理學院首席研究員Robert Ferdman博士說：“早在2017年，激光干涉儀引力波天文臺(LIGO)的科學家首先發(fā)現(xiàn)了兩個中子星的合并。

“這一事件在時空的結(jié)構(gòu)中引起了引力波的波動，正如一個世紀前阿爾伯特·愛因斯坦所預測的那樣。”

被稱為GW170817的這一壯觀事件也在世界各地的天文臺用傳統(tǒng)望遠鏡觀測到，它們確定了它在距我們銀河系1.3億光年的遙遠星系中的位置。

費德曼博士說：“它證實了短伽瑪射線爆發(fā)的現(xiàn)象是由兩個中子星合并而成的。現(xiàn)在，這些中子星被認為是生產(chǎn)宇宙中最重元素的工廠，例如黃金”。

當兩個中子星合并時，在不到一秒的時間內(nèi)釋放的功率是巨大的，估計是宇宙中所有星的總和的數(shù)十倍。

因此，GW170817事件不足為奇。但是合并帶來的大量物質(zhì)及其光輝是一個意想不到的謎。

費德曼博士說：“關(guān)于這一事件的大多數(shù)理論都認為，鎖定在雙星系統(tǒng)中的中子星的質(zhì)量非常相似。

“我們的新發(fā)現(xiàn)改變了這些假設。我們發(fā)現(xiàn)了一個包含兩個質(zhì)量非常不同的中子星的雙星系統(tǒng)。

“這些恒星將在大約4.7億年的時間內(nèi)碰撞并合并，這似乎是很長的時間，但這只是宇宙年齡的一小部分。

“由于一顆中子星明顯更大，其引力影響將扭曲其伴星的形狀-在它們真正合并之前就將大量物質(zhì)剝離掉，并有可能徹底破壞它。

“這種“潮汐破壞”噴出的熱物質(zhì)比等質(zhì)量的二元系統(tǒng)預期的要多，從而導致更強大的排放。

“盡管GW170817可以用其他理論來解釋，但我們可以證實，與PSR J1913 + 1102系統(tǒng)相似，質(zhì)量明顯不同的中子星母系統(tǒng)是一個非常合理的解釋。

“也許更重要的是，這項發(fā)現(xiàn)突出表明，其中存在著更多的系統(tǒng)-組成了十分之二的合并中子星雙星雙星。”

來自德國波恩的馬克斯·普朗克射電天文學研究所的合著者Paulo Freire博士說：“這樣的破壞將使天體物理學家獲得有關(guān)構(gòu)成這些極端密集物體內(nèi)部的奇異物質(zhì)的重要新線索。

“這個問題仍然是一個主要的謎團，它是如此之密，以至于科學家們?nèi)匀徊恢浪恼嬲龢?gòu)成。這些密度遠遠超出了我們在地球?qū)嶒炇抑锌梢詮椭频拿芏取?rdquo;

較輕的中子星的破裂還將增強合并產(chǎn)生的物質(zhì)的亮度。這意味著，與諸如美國的LIGO和歐洲的處女座探測器之類的重力波探測器一起，科學家們也將能夠使用常規(guī)望遠鏡對其進行觀測。

費德曼博士說：“令人興奮的是，這還可能允許對哈勃常數(shù)(宇宙膨脹的速率)進行完全獨立的測量。目前，這兩種主要方法彼此矛盾，因此這是一個打破僵局并更詳細地了解宇宙如何演變的關(guān)鍵方法。”

2020年7月8日，《自然》雜志發(fā)表了“明亮的中子星合并的不對稱質(zhì)量比”。