双中子星

更新时间:2024-06-03 09:06

双中子星是具有超高密度、超强磁场等极端物理属性的天体,几乎全部由中子组成。

科学研究

2017年,LIGO的两个探测器首次探测到来自双中子星合并产生的引力波,且有关望远镜捕捉到这一壮观宇宙事件发出的电磁波信号。

2019年4月11日,由中国科学技术大学物理学院天文系教授薛永泉等人主导的一项最新研究表明,双中子星合并的产物是磁星,相关论文在线发表在《自然》杂志。薛永泉等人发现了一个持续约7小时的X射线辐射信号,这个信号来自约66亿光年外,各种关键观测数据和理论分析均表明:该信号源于双中子星合并之后产生的磁星。磁星为磁场特别强的星体,其表面磁场比人类实验室能制造出来的最强磁场还强上亿倍,同时具有超高的自转速度,每秒自转几百到上千周,其离心力能帮助它短期抗衡自身产生的强大的引力,因而不会坍缩成黑洞。这一发现证实了双中子星合并直接产物可以是大质量毫秒磁星,排除了一批核物质模型,为未来的引力波探测和中子星研究提供了新方向。

2019年4月25日,设在利文斯顿市的探测器发现一个类似双中子星碰撞后产生的“涟漪” 信号,但设在汉福德市探测器碰巧暂时关闭,好在后续研究表明信号确实由两个中子星合并产生。LIGO和“处女座”经过升级后,于2019年4月1日恢复开机,启动第三轮引力波探测。

2020年1月6日,美国激光干涉引力波天文台(LIGO)宣布,他们于2019年4月第二次探测到来自双中子星合并的引力波。研究人员发现,这次事件产生一个巨大质量的新天体,其总质量约是太阳的3.4倍,而在银河系中目前已知的双中子星系统总质量都不超过太阳的2.9倍。

2024年6月2日,中国科学院云南天文台与南京大学研究人员合作,给出了电子俘获超新星通道形成双中子星系统的参数空间,并发现该通道能够解释观测上大多数的双中子星系统特征,表明该领域的研究取得了新进展。

基本特征

中子星是宇宙中最为神奇的天体之一,它几乎全部由中子组成,具有超高密度、超强磁场等极端物理属性,是检验基本物理规律极佳的天然实验室。此前的主流观点认为,其合并后的产物是黑洞。

 双中子星系统是恒星演化和双星相互作用的终点,同时也是重要的引力波源。它们通常被认为起源于“中子星+氦星”双星系统:氦星在经历超新星爆炸形成中子星后,若双星系统还能够幸存,那么就会形成双中子星系统。双中子星系统形成的研究,有助于人们对极端条件下物理过程的认识,同时也为双星演化中关键的物理过程提供了重要的约束。

  在“中子星+氦星”双星系统中,氦星伴星在经历氦燃烧、碳燃烧阶段后,内部会形成一个主要由氧、氖元素构成的金属核。如果其氧氖核的质量接近钱德拉赛卡质量极限,中心将触发电子俘获反应,从而通过电子俘获超新星爆发塌缩成中子星,即形成双中子星系统的电子俘获超新星通道。电子俘获超新星具有低的爆发能量以及反冲速度,因此爆炸后双星系统幸存下来的概率较高。这意味着该通道对双中子星系统的形成具有重要贡献。

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