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NASA将联合世界各大天文台发布重大消息 网友:外星人来了?

来源:www.phb123.com 时间:2017-10-16 18:26 编辑:排行榜123 手机版

NASA将联合世界各大天文台发布重大消息 网友:外星人来了?

  排行榜123网讯 日前,NASA发布了一条消息称,将与联合世界各大天文台在北京时间2017年10月16日晚,发布一则重达消息。消息一出立即炸开了锅,网友纷纷猜测到底要公布什么?

  比如:

  星球大战?

  三体出现?地球药丸?

  外星人来了?

  但更多专业天文网友猜测可能是要发布跟引力波相关的事情和最新发现。本网会第一时间为大家更新最新消息,敬请关注。

  NASA要公布什么?

  其实要发布的内容早就在NASA微博中公布出来了,那就是关于引力波的最新发现。

NASA将联合世界各大天文台发布重大消息 网友:外星人来了?

  以下是北京时间2017年10月16日22:00公布内容

  全世界望远镜共同见证双子星合并

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  LIGO执行主任大卫·莱兹(David Reitze)宣布,激光干涉引力波天文台(LIGO)和室女座引力波天文台(Virgo)于2017年8月17日首次发现了一种前所未有的新型引力波事件!由两个质量分别为1.15和1.6个太阳质量的双中子星并合所产生,根据探测日期确定编号为GW170817,距离我们1.3亿光年。此外,在全世界众多天文学家及探测设备的协同努力之下,还发现了该引力波事件的电磁对应体。

  主要发现:千新星、短伽玛暴暴、两个中子星并合

  这些观测对这一灾变性事件提供了从并合前约100秒到并合后数星期的全面描述,最终证实了科学家的很多猜想:NGC4993星系中的两个中子星并合,产生了引力波、短伽玛暴暴和千新星。

双中子星旋近,最终合并产生千新星的过程

  双中子星旋近,最终合并产生千新星的过程

NASA将联合世界各大天文台发布重大消息 网友:外星人来了?

  ​(左)欧南台几个不同望远镜看到引力波源对应的光学图像。(右)哈勃望远镜在不同时间观测到的图像。

  发布会提到的,这次探测到的引力波是由双中子星合并而产生,之前公布的4例引力波事件都是由双黑洞所产生。二者之间最大的差别就在于,双中子星合并会产生电磁波辐射,而对于黑洞而言,我们通常认为不会产生,这一点也得到了观测上的验证。

  是什么原因导致了此种差别呢?通常而言,按照天体物理辐射的理论要求,要产生电磁辐射,天体周围必须要有气体的存在。对于黑洞系统而言,尽管在最初产生时,黑洞周围可能有很多气体,然而在漫长的演化过程当中,如果没有更多气体来源的话,在黑洞合并的最后阶段,气体已消耗完毕,所以无法产生电磁辐射,只能产生扰动时空的引力波——就像科学家前4次探测到的那样。

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  在双中子星合并之前,周围的气体很可能也已消耗完毕。然而,合并过程当中会有部分物质以接近光速或远低于光速的速度被抛射出去,从而产生我们看到的各种电磁现象——短时标伽马射线暴(简称伽玛暴)、伽玛暴余辉和千新星。接近光速运动的物质产生了费米卫星看到的伽玛暴,而低速运动的物质产生了千新星,被很多的光学/红外望远镜捕捉到。

  等等,短时标伽马射线暴、伽玛暴余辉和千新星都是什么?让我们一一说来。

  简单来说,伽玛暴是天空中某一个方向伽马射线辐射突然增亮的现象,可以说是宇宙间自大爆炸之后最为剧烈的天体爆发现象。20世纪90年代初,康普顿伽马射线天文台在观测到上千个伽玛暴之后做了一个简单统计,按照它们持续时间的长短分为两大类:一类是爆发时间长于2秒的长时标伽玛暴,另一类是爆发时标短于2秒的短时标伽玛暴。后经深入研究发现,这两种伽玛暴的产生起源完全不同。

  根据目前的理解,无论是大质量恒星坍缩形成的长时标伽玛暴,还是双致密星产生的短时标伽玛暴,尽管中心天体会有差别(或者是黑洞,或者是转动极快的磁星),伽玛暴的产生机制以及之后的演化都可以用一个被称为“火球”模型(fireball model)的理论来解释。在这个理论中,中心天体会在一段时间内,产生相对持续的极端相对论喷流,这就意味着,这些喷出物质会以接近光速速度,沿着天体的转轴方向向外运动。因为喷射出去的物质之间存在着速度上的微小差别,导致它们彼此发生碰撞,将自身运动的动能转化为气体粒子的热能,而后在磁场作用下产生我们所看到的高能辐射,也就是早期的伽马射线,这就很好地解释了我们所看到的伽玛暴。大质量恒星产生的喷流时间长,双中子星合并产生的喷流时间短,从而导致了我们观测上的差别。

双子星合并
双子星合并

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  这些星体周围存在着星际气体介质,喷流物质在停止相互碰撞之后会继续向外运动,与周围的气体介质发生相互作用,把自身运动的能量传递给周围的星际气体,星际气体被加热从而产生较强的辐射,这就是所谓的伽玛暴余辉。它的能谱(energy spectrum)波段会从X射线一直延伸到射电波段。在一定程度上,余辉的强弱与周围星际气体的密度相关,密度更高,余辉也就更亮。

  此次与引力波相关的伽玛暴属于短时标伽玛暴,因为费米卫星观测到的爆发时标为0.7秒。除此之外,无论是引力波的结果还是电磁波的观测拟合结果,也都和双中子星合并的预期相一致。例如,引力波波形的拟合告诉了我们中子星的质量,与中子星的质量范围一致。

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  在双中子星合并的过程当中,有大约1/1000到1/100左右太阳质量的物质沿各个方向被抛射出去,形状近似于一个球体。这些抛射出去的物质通过快中子俘获过程产生大量的重元素。这些元素很不稳定,能够快速衰变,产生辐射加热抛射物,从而使其发出明亮的可见光以及近红外辐射,其亮度通常会达到千倍的新星级别,故被称为“千新星”。因为这个千新星距离地球很近,所以非常明亮,是之前探测到的短时标伽玛暴距离的十分之一。

  此次引力波现象发生在南天的长蛇座,北天的望远镜很难看到,所以中国的大多数望远镜没能进行观测,比如刚刚建成的FAST以及很多光学望远镜(云南丽江的2.4米望远镜和国家天文台兴隆观测站的2.16米光学望远镜等)。

  不过幸运的是,中国有两台望远镜参与了此次观测,一个是位于南极Dome A的50厘米的南极光学巡天望远镜(AST3),项目的负责人是紫金山天文台的王力帆研究员。在引力波源信息发布的约一天后,AST3望远镜开展了对于这个目标源的观测。而当时南极的冬天也刚刚过去,目标天体的地平高度较低,受于太阳的限制,每天差不多有2个小时左右的观测时间。此望远镜最终进行了10天的观测,最终得到了目标天体的光变曲线,与巨新星理论预测高度吻合。

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  另外一个参与观测的是硬X射线调制空间望远镜(又名慧眼)。在观测消息发布时,事件刚好在其观测范围之内,不过很遗憾的是,尽管慧眼是此能段内灵敏度最高的观测设备,但是未能在0.2-5 MeV的能段内探测到任何电磁信号,这很可能与此伽玛暴并非完全正对我们有关。

  这是人类历史上第一次同时探测到引力波及其电磁对应体,将成为引力波天文学上另外一个非常重要的里程碑。此次探测为我们解答了一些疑惑,同时也提出了更多问题,与历史上所有天文发现一样,是人类好奇心的胜利与新起点。在多信使引力波天文学时代的帷幕由此拉开之后,我们相信,在人类团结协作的力量之下,更多的宇宙奥秘将被一一揭晓。

  据了解,此次发布重达消息的天文台在全球范围内有数十家天文机构,大约70个天文台的科学家代表们,机构包括中国的南京紫金山天文台、清华大学LIGO工作组,以及欧洲南方天文台、澳大利亚OzGrav团队。

  此次发布会将在华盛顿特区的国家记者俱乐部举行两场新闻发布会,公布引力波探测中的新发现和细节。

  其实小编发现,NASA也学会了周一见。不过科学发现总是让人振奋期待,让我们一起看看NASA将公布什么惊人发现吧。

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