天文学家发现了一颗不同寻常的脉冲星，这是一颗高度磁化旋转的中子星“灯塔”之一，它从磁极发出高度聚焦的无线电波。这颗新发现的脉冲星PSRJ1913+1102是一个双星系统的一部分，这意味着它与另一颗中子星被锁定在一个极其紧密的轨道上。中子星是超新星爆炸后的恒星残骸，中子星是由已知密度最高的天体之一，仅次于黑洞。
通常将数十万倍于地球质量的物质压缩到一个城市大小的球体中，所以你能想象一下中子星密度有多高吗？大约5亿年后，这两颗中子星将发生碰撞，以引力波和光的形式释放出惊人的能量。但这颗新发现的脉冲星很不寻常，因为双星中的两颗中子星质量截然不同，其中一颗比另一颗大得多。这种不对称的双星系统让科学家们相信，这样的双中子星合并将为天体物理学中未解之谜提供重要线索。
包括更准确地确定宇宙的膨胀率，即众所周知的哈勃常数。其研究发现发表在《自然》期刊上，这项发现是利用波多黎各的阿雷西博射电望远镜完成。东英吉利大学物理学院首席研究员Robert Ferdman博士说：早在2017年，激光干涉仪引力波天文台(LIGO)的科学家们就首次探测到了两颗中子星合并。正如阿尔伯特·爱因斯坦一个多世纪前预测的那样：
中子星碰撞的产物
中子星合并碰撞事件在时空结构中引起了引力波涟漪，这一壮观的事件被称为GW170817，也可以在世界各地天文台用传统的望远镜看到，这些望远镜确定了它在一个遥远星系的位置，距离我们所在的银河系1.3亿光年。研究证实，短伽马射线爆发现象是由两颗中子星合并碰撞产生。现在人们认为，双中子星是产生宇宙中大多数最重元素的工厂，比如金。
当两颗中子星合并时，在不到一秒时间内释放的能量是非常巨大的。因此，GW170817事件并不令人惊讶，但从合并中喷出的巨大物质及其亮度是一个意想不到的谜。大多数关于双星中子星碰撞事件的理论，都假设锁定在双星系统中的中子星在质量上非常相似。但新发现改变了这些假设，研究发现了一个包含两颗质量截然不同的中子星双星系统。
这两颗双中子星将在大约4.7亿年后碰撞合并，这看起来似乎是很长的时间，但这只是宇宙年龄的一小部分。因为一颗中子星要大得多，其引力影响将扭曲伴星的形状，在它们真正合并之前剥离大量的物质，并有可能完全扰乱它。这种‘潮汐破坏’比同等质量双星系统喷发出更多的热物质，从而产生更强大的发射。虽然GW170817可以用其他理论来解释，但研究可以确认，类似于PSR J1913+1102系统明显不同质量的中子星母是一个非常可信的解释。
极大极小的差异
也许更重要的是，这一发现突显出存在着更多这样的系统，大概有超过十分之一的双中子星合并双星。来自德国波恩马克斯·普朗克射电天文学研究所的合著者保罗·弗莱雷博士说：这样质量差异的双中子星将使天体物理学家获得关于构成这些极端、密集物体内部奇异物质的重要新线索。这个物质仍然是一个重大谜团，它的密度如此之大，以至于科学家们仍然不知道它实际上是由什么组成。
这些密度远远超出了科学家在地面实验室中可以复制的范围。较轻的中子星也将增强合并后喷出的物质亮度，这意味着，除了引力波探测器，如LIGO和Virgo引力波探测器，科学家们也将能够用传统的望远镜观察它们。令人兴奋的是，这也可能完全独立地测量宇宙膨胀率的哈勃常数。目前，两种主要的测量方法相互排斥，所以这是打破僵局、更详细地了解宇宙演化的关键途径。
博科园｜研究/来自：东英吉利大学
参考期刊《自然》
DOI: 10.1038/s41586-020-2439-x
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