用五大洲的33台射電望遠鏡，終於揭開引力波事件的射流之謎！

博科園：本文為天體物理學類

由德國波恩馬克斯普朗克射電天文研究所(Max Planck Institute for Radio Astronomy)天文學家組成的一個國際研究小組，將來自五大洲的射電望遠鏡組合在一起，證明了一種狹窄物質流的存在，即所謂的射流，這種物質流是迄今為止觀測到的唯一一種涉及兩顆中子星的引力波事件。位於費爾斯堡的100米射電望遠鏡以其高靈敏度和優異的性能在觀測中發揮了重要作用。2017年8月觀測到兩顆中子星相撞，產生引力波，被美國的LIGO和歐洲的Virgo探測器探測到。（下圖1為位於3.26億光年外九頭蛇星座宇宙企鵝照片/美國哈勃太空望遠鏡拍攝）

博科園：本文為天體物理學類

博科園-科學科普：中子星是密度極高的恆星，質量與太陽大致相當，但大小與科隆等城市相似，這是迄今為止觀測到的第一個也是唯一一個此類事件它發生在距地球1.3億光年的九頭蛇星座。天文學家觀察到這一事件以及隨後整個電磁波譜的演變，從伽瑪射線、x射線到可見光和無線電波。在合併200天後，歐洲、非洲、亞洲、大洋洲和北美的射電望遠鏡觀測結果證明，在這次猛烈的碰撞中出現了一股噴射流。這些發現現在由義大利國家天體物理研究所(INAF)的Giancarlo Ghirlanda領導的一個國際天文學家團隊發表在科學期刊《科學》上。

兩顆中子星合併後噴射出物質的印象概念圖，圖片：Katharina Immer (JIVE)

中子星合併代表了第一個可以將探測到引力波與發光物體聯繫起來的例子。這一事件證實了幾十年來一直在討論的科學理論，以及中子星合併與宇宙中最強大爆炸之一（伽馬暴）之間的聯繫。合併後大量物質被排入太空，在物體周圍形成一個外殼。天文學家一直在用不同的波長追蹤它的演化過程。但是，關於這一事件仍然有一些遺留的問題，任何以前的意見都無法澄清。研究人員吉爾蘭達解釋說：預計部分材料將通過準直射流噴射出去，但目前還不清楚這種材料是否能成功穿透周圍的外殼，有兩種相互競爭的情況：一種情況是，射流無法穿透外殼，而是在物體周圍產生一個不斷膨脹的氣泡。

在另一種情況下，射流成功地穿透外殼，然後向太空深處傳播，只有獲得解析度非常高的非常敏感的無線電圖像才會放棄這種或那種情況。這需要使用一種被稱為甚長基線干涉測量(VLBI)的技術，這種技術可以使天文學家將地球上的射電望遠鏡結合起來。該出版物的作者於2018年3月12日利用歐洲VLBI網路(連接來自西班牙、英國、荷蘭、德國、義大利、瑞典、波蘭、拉脫維亞、南非、俄羅斯和中國的望遠鏡)、英國的e-MERLIN望遠鏡、澳大利亞和紐西蘭的澳大利亞長基線陣列望遠鏡和美國的甚長基線陣列望遠鏡，對合併方向進行了全球觀測。

來自五大洲33台射電望遠鏡的圖像，源可以看到在圖像的中心作為一個紅點(完全為插圖製作的假彩色圖像)。圖片：Giancarlo Ghirlanda/Science

來自馬克斯·普朗克射電天文研究所(MPIfR)的研究小組成員卡羅琳娜·卡薩迪奧說：我們位於埃弗爾斯堡的100米射電望遠鏡參與了這次觀測，由於它的高靈敏度和優異的性能，它是一個關鍵元素。所有望遠鏡數據都被送往荷蘭的JIVE，在那裡，最先進的處理技術被用來生成一幅圖像，其解析度堪比分辨月球表面上的人。在同樣的類比中，膨脹的氣泡會以相當於月球上一輛卡車的表觀尺寸出現，而噴射流則會被探測到是一個更緊湊的物體。來自義大利INAF的Om Sharan Salafia解釋說：將理論圖像與真實圖像進行對比，發現只有噴射流看起來足夠緊湊，才能與觀測到的尺寸相匹配。

中子星合併後所噴射出物質所形成的噴射流。該射流由黑洞產生，周圍環繞著一個熱盤，這是在合併後形成的。圖片：O.S. Salafia, G. Ghirlanda, NASA/CXC/GSFC/B. Williams et al

研究小組確定這一噴射流所含的能量相當於我們銀河系所有恆星在一年內所產生的能量。同樣來自JIVE的Zsolt pari說：所有這些能量都包含在一個小於一光年的尺寸中。在歐洲，研究人員利用無線網路聯盟有效利用我們成員的射電望遠鏡。這裡描述的觀測結合了歐洲和世界各地的射電天文台。這需要合作天文台和機構的良好協調努力，才能取得如此令人興奮的成果。匈牙利Konkoly天文台的Sandor Frey總結說：這些類型的觀測將使我們能夠揭示宇宙中一些最強大的事件發生期間和之後發生的過程。

博科園-科學科普｜研究/來自: 馬克斯普朗克協會

參考期刊文獻:《科學》

DOI: 10.1126/science.aau8815

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