天文愛好者們可能還記得2017年10月，全球數(shù)十家天文機(jī)構(gòu)聯(lián)合發(fā)布探測到雙中子星并合的重磅消息。這場 “宇宙煙花”不僅釋放出引力波，更甩出重達(dá)300個地球的黃金，引發(fā)天上地下超過70臺望遠(yuǎn)鏡圍觀它的光芒。

這個故事還有下文。在壯麗的爆發(fā)之后207天，全球5大洲的32臺望遠(yuǎn)鏡再次組隊觀測“宇宙煙花”的余輝，其中3臺來自中國，分別屬于中國科學(xué)院上海天文臺、云南天文臺和新疆天文臺。經(jīng)過分析，科學(xué)家們確定雙中子星并合后一股物質(zhì)以光速級噴射而出，形成了相對論性噴流。相關(guān)論文近日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。

首先，讓我們復(fù)盤一下那一場“宇宙煙花”。

遠(yuǎn)在1.3億光年的一個星系中，一對中子星圍繞共同的中心旋轉(zhuǎn)。

當(dāng)一個恒星走向壽命盡頭，經(jīng)由引力坍縮發(fā)生超新星爆炸，根據(jù)質(zhì)量的不同，內(nèi)核可能被壓縮成白矮星、中子星或黑洞。中子星幾乎完全由中子構(gòu)成，是目前已知的最小、致密的恒星。

中子星的半徑普遍在10公里左右，質(zhì)量卻可超過兩個太陽。一茶匙中子星物質(zhì)就重達(dá)10億噸。

雙星共舞的過程中會不斷釋放引力波，導(dǎo)致系統(tǒng)的能量降低，軌道縮小，并最終撞在一起，發(fā)生并合。這就是美國激光干涉引力波天文臺LIGO在2017年8月17日接受到的一段持續(xù)了100秒的信號。

不過，雙中子星并合后究竟會產(chǎn)生什么，科學(xué)家目前所知的仍只有冰山一角。

全球共有70個地面及空間望遠(yuǎn)鏡聞風(fēng)而動，組成了一道蔚然壯觀的風(fēng)景線。中國南極巡天望遠(yuǎn)鏡和中國第一顆空間X射線天文衛(wèi)星——“慧眼”HXMT望遠(yuǎn)鏡也參與集中。

引力波信號首秀后2秒，一個持續(xù)時間很短的伽瑪暴緊接著登場，這對應(yīng)著中子星并合過程中的千新星現(xiàn)象，拋射出大量金、鉑等重元素。這些重元素中的放射性元素發(fā)生衰變、裂變，爆發(fā)的亮度是典型新星的一千倍左右。

11小時后 從紫外線到近紅外波段的電磁波信號鎖定目標(biāo)位于NGC4993星系；

9天后，X射線信號出現(xiàn)；16天后，無線電信號被成功捕獲。此時，“宇宙煙花”已經(jīng)進(jìn)行到余輝的階段。

這些電磁波信號持續(xù)增強(qiáng)，直到150天后才開始減弱。余輝的持久，讓科學(xué)家們好奇這些光芒來自于怎樣的物質(zhì)形態(tài)。

學(xué)術(shù)界有兩種主流猜測，一是各向同性火球，二是相對論性噴流，分別對應(yīng)著“作繭自縛”和高速沖破兩種形式。

在“作繭自縛”的情境中，噴流被周圍的噴射產(chǎn)物所困，形成一個高熱高壓的空間而逐漸膨脹。此時，科學(xué)家們會在較寬的角度范圍內(nèi)探測到能量，運動的速度也較慢。

2018年3月12日至13日，全球5大洲的32臺望遠(yuǎn)鏡對余輝進(jìn)行了觀測，中心頻段集中在4.85吉赫茲左右。

由意大利國家天文研究所主導(dǎo)的研究結(jié)果顯示，噴流的位移較遠(yuǎn)，角度小于2.5毫角秒（一毫角秒為360萬分之一度），由此可以排除火球，確定為強(qiáng)度非常高的等離子體噴流。

這種噴流的長度可達(dá)數(shù)千乃至數(shù)十萬光年，是已知的速度最快的天體之一，此前一項觀測顯示相對論性噴流的速度達(dá)到了光速的23%。

該研究團(tuán)隊通過計算分析，認(rèn)為大約有10%的中子星并合會產(chǎn)生相對論性噴流。