天文學家發(fā)現(xiàn)存在僅幾毫秒的超重中子星
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天文學家發(fā)現(xiàn)存在僅幾毫秒的超重中子星
（神秘的地球uux.cn）據(jù)cnBeta：宇宙中充滿了奇異的天體，現(xiàn)在天文學家發(fā)現(xiàn)了一個重磅炸彈--超重中子星，學家星在它們坍縮成黑洞之前，發(fā)現(xiàn)只存在了零點幾秒。存僅當具有一定質(zhì)量范圍的毫秒恒星作為超新星爆炸時，它們會留下一個被稱為中子星的重中致密核心。這些奇怪的天文恒星把超過太陽的質(zhì)量塞進一個城市大小的球里。它們常常以雙星系統(tǒng)結(jié)束，學家星最終兩顆中子星會向內(nèi)旋轉(zhuǎn)，發(fā)現(xiàn)直到碰撞形成一個物體。存僅
這個物體是毫秒什么取決于總質(zhì)量。一顆中子星的重中最大質(zhì)量剛剛超過兩個太陽，然后它就會在自身的天文引力下坍塌，形成一個黑洞--所以如果兩顆中子星的學家星總質(zhì)量低于這個極限，它們就會形成一顆新的發(fā)現(xiàn)中子星。如果質(zhì)量更高，則碰撞將產(chǎn)生一個黑洞。
在新的研究中，天文學家檢測到兩顆中子星之間的合并導致了黑洞。然而，他們還發(fā)現(xiàn)了一個耐人尋味的中間階段的信號--只存在短短幾毫秒的超重中子星。
根據(jù)對中子星合并的計算機模擬，如果形成了超重中子星，在事件中拋出的引力波中出現(xiàn)一種被稱為準周期振蕩（QPO）的特定模式。雖然目前的觀測站還沒有敏感到可以在引力波中探測到這些，但新研究的團隊確定，它們的指紋也會在伽馬射線中顯示出來。
為了測試這個想法，天文學家們掃描了三個天文臺在過去幾十年中捕獲的700個短伽馬射線暴（GRB）的檔案數(shù)據(jù)。果然，伽馬射線QPOs出現(xiàn)在康普頓伽馬射線天文臺捕獲的兩個事件中--一個發(fā)生在1991年7月，另一個發(fā)生在1993年11月。
研究小組計算出，被探測到的超重中子星的質(zhì)量超過太陽的2.5倍，并且在坍縮成黑洞之前將持續(xù)不超過300毫秒的時間。它們的旋轉(zhuǎn)速度也會非常快--如果它們持續(xù)那么久的話，幾乎是每分鐘78000轉(zhuǎn)。相比之下，旋轉(zhuǎn)速度最快的脈沖星的時鐘低于43000轉(zhuǎn)。
該團隊表示，未來的引力波探測器應該變得足夠敏感，可以直接發(fā)現(xiàn)超重中子星的特征，這可能有助于提供關(guān)于這些超短命物體的新信息。
該研究發(fā)表在《自然》雜志上。
相關(guān)：NASA對強大的宇宙爆炸的觀測揭示了超重中子星的情況
（神秘的地球uux.cn）據(jù)cnBeta：天文學家在研究被稱為短伽馬射線暴（GRB）的強大爆炸的檔案觀測時，檢測到了顯示一顆超重中子星在坍縮成黑洞前不久短暫存在的光型。這個轉(zhuǎn)瞬即逝的巨大物體很可能是由兩顆中子星的碰撞形成的。
馬里蘭大學學院公園分校（UMCP）和位于馬里蘭州格林貝爾特的NASA戈達德太空飛行中心的研究員Cecilia Chirenti解釋說："我們在NASA的Neil Gehrels Swift天文臺、Fermi伽馬射線太空望遠鏡和Compton伽馬射線天文臺探測到的700個短GRB中尋找這些信號，他在西雅圖舉行的美國天文學會第241次會議上介紹了這些發(fā)現(xiàn)。我們在康普頓于20世紀90年代初觀測到的兩個伽馬射線暴中發(fā)現(xiàn)了這些伽馬射線模式。"
1月9日星期一，科學雜志《自然》上發(fā)表了一篇描述這些結(jié)果的論文，由Chirenti領導撰寫。
當一顆大質(zhì)量恒星的核心耗盡燃料并崩潰時，就會形成中子星。過程中產(chǎn)生了的沖擊波在超新星爆炸中吹走了恒星的其余部分。中子星通常將比我們的太陽更多的質(zhì)量裝入一個大約城市大小的球中，但是超過一定的質(zhì)量，它們會坍縮成黑洞。
康普頓數(shù)據(jù)和計算機模擬都顯示，巨型中子星比已知的質(zhì)量最大、測量最精確的中子星 - J0740+6620多出20%，后者的質(zhì)量幾乎是太陽的2.1倍。超重中子星的體積也幾乎是典型中子星的兩倍，或者說是曼哈頓島長度的兩倍。
這些巨型中子星每分鐘旋轉(zhuǎn)近78000次--幾乎是J1748-2446ad的兩倍，后者是有記錄以來最快的脈沖星。這種快速的旋轉(zhuǎn)短暫地支持了這些天體的進一步坍縮，使它們能夠存在短短的十分之幾秒，之后它們繼續(xù)形成黑洞，速度比眨眼還快。
"我們知道短的GRB是在軌道上的中子星撞在一起時形成的，而且我們知道它們最終會坍縮成一個黑洞，但是對事件的確切順序還不是很了解，"科爾-米勒說，他是UMCP的天文學教授，也是該論文的共同作者。"在某些時候，新生的黑洞會爆發(fā)出快速移動的粒子流，發(fā)出強烈的伽馬射線閃光，這是能量最高的光的形式，我們想更多地了解它是如何發(fā)展的。"
短的GRB通常閃耀不到兩秒鐘，但釋放的能量相當于我們銀河系中所有恒星一年所釋放的能量。它們可以在10億光年之外被探測到。合并的中子星也會產(chǎn)生引力波，即時空的漣漪，可以被越來越多的地面觀測站探測到。
對這些合并的計算機模擬顯示，當中子星凝聚時，引力波表現(xiàn)出頻率的突然快速跳躍，頻率超過1000赫茲。這些信號對于現(xiàn)有的引力波觀測站來說，速度太快，也太微弱，無法探測。但是Chirenti和她的團隊推斷，類似的信號可能出現(xiàn)在短GRB的伽馬射線發(fā)射中。
天文學家稱這些信號為準周期振蕩，或簡稱為QPO。與音叉的穩(wěn)定鈴聲不同，QPO可以由幾個接近的頻率組成，這些頻率隨時間變化或消散。伽馬射線和引力波QPOs都起源于兩顆中子星凝聚時的物質(zhì)漩渦中。
雖然在Swift和Fermi暴中沒有出現(xiàn)伽瑪射線QPO，但康普頓的暴發(fā)和瞬態(tài)源實驗（BATSE）在1991年7月11日和1993年11月1日記錄的兩個短的GRB符合這一要求。
BATSE儀器的較大面積使它在尋找這些微弱的模式方面占了上風--這種明顯的閃爍顯示了超大型中子星的存在。研究小組認為，這些信號僅靠偶然發(fā)生的幾率加起來不到三分之一。
"這些結(jié)果非常重要，因為它們?yōu)槲磥硪Σㄓ^測站對超大型中子星的測量奠定了基礎，"沒有參與這項工作的華盛頓喬治華盛頓大學物理系主任Chryssa Kouveliotou說。
到2030年代，引力波探測器將對千赫茲頻率敏感，對超大中子星的短暫生命提供新的見解。在此之前，敏感的伽馬射線觀測和計算機模擬仍然是探索它們的唯一可用工具。