万维读者网 > 信息时代 > 正文  
一次甩出重达300个地球的黄金!就是它
www.creaders.net | 2017-10-18 14:21:31  观察者网 | 0条评论 | 查看/发表评论
  

t01e4e0186b65accf57.webp.jpg

中科院紫金山天文台工作人员展示2017年8月18日南极巡天望远镜AST3-2观测窗口期观测引力波光学对应体模拟演示图片。

  北京时间10月16日22时,全球各大天文台一起刷屏。被“重磅预警”吊足了胃口的读者,发现并不是找到了外星人的存在,而是“双中子星并合产生的引力波,及其光学对应体”。中子星是什么?引力波是什么?光学对应体又是什么?最重要的是,这和日常生活有什么关系?

  如果一定要说和我们的日常生活最紧密的联系--那就是,科学家们这次证实了,中子星并合,是宇宙中比铁还重的元素的起源,比如我们熟悉的金子。换句话说,中子星并合,是宇宙的大型炼金炉!

  宇宙中的金子,从何而来?

  长久以来,科学家们都无法确定宇宙中的金、铂、铀等重元素从何而来。

  宇宙早期只有氢、氦等氢元素,一颗恒星的命运就从这里开始。在恒星随后的演化过程中,随着核聚变反应,质子数更高的重元素得以生成。然而,宇宙天然的核聚变,最重只能产生到包含26个质子的铁元素。这是因为,铁元素的核子结合能到达了一个顶峰,把其中的质子和中子拆开,需要极高的能量,恒心内部这个“炼金炉”,并不能满足。

  科学家们一度认为,恒星寿命末期的超新星爆炸,足够提供这种能量。然而,这个假设逐渐被后续的发现击破。

  宇宙需要一个更大、更热的炼金炉。

  在过去几年间,天文物理学家们开始形成主流认识:中子星并合是最有说服力的机制。

  中子星的密度有多大?一茶匙重达10亿吨

  当一个恒星走向寿命尽头,经由引力坍缩发生超新星爆炸,根据质量的不同,内核可能被压缩成白矮星、中子星或黑洞。中子星几乎完全由中子构成,是目前已知的最小、致密的恒星。中子和质子一样,都是组成原子的粒子,但呈电中性,比质子略大。

  中子星的半径普遍在10公里左右,质量却可超过两个太阳。一茶匙中子星物质就重达10亿吨。

  1933年,人类发现了中子。次年,美国物理学家沃尔特·巴德(Walter Baade)和瑞士弗里茨·兹威基(Fritz Zwicky)提出了中子星的假设。

  1967年,24岁的剑桥大学女研究生乔斯林·贝尔(Bell)从射电望远镜中发现了一些有规律的脉冲信号。这类新的天体后来被命名为脉冲星,其实,它们本质上是高速旋转的中子星,在旋转过程中周期性地发射出电磁波。

  中国贵州“天眼”射电望远镜近日成功捕获到了脉冲星信号,标志着中国进入脉冲星观测俱乐部。

  两颗中子星围绕共同的中心旋转,就构成了一个双中子星系统。它们在旋转过程中会不断释放引力波,导致系统的能量降低,轨道缩小,并最终撞在一起,发生并合。科学家们现在还不确定并合后的形态,很可能是一个黑洞。

  并合:电光石火,金银迸溅

  超铁元素就诞生在此时。双中子星并合过程中,不断甩出一些中子星碎块--大部分是中子,少数是质子。

  在碰撞发生的一秒钟内,这些中子星碎块扩散到数十公里开外,形成一团与太阳密度相当的云。在这个“炼金炉”中,中子和质子们互相俘获,形成大量富含中子的不稳定的同位素。中子会迅速衰变为质子,形成金等重元素。

  据估计,中子星的一次碰撞,能够形成足有300个地球那么重的黄金。这些“宇宙焰火”的余烬,被撒入广袤无垠的宇宙,其中一部分在46亿年前与地球凝为一体。它们又被开采锻铸,成为人类手中的金币,项上的首饰……

  这次为中子星并合形成重元素提供重要佐证的,就是并合后的光点颜色由蓝变红,与理论模型预测相吻合。

  “宇宙焰火”的余晖

  这个越来越红的光点,就来自“光学对应体”:Li-Paczynski macronova(巨新星)。

  该现象由1998年首次预言的中国天文学家、北京大学教授李立新及其已故的合作者Bodhan Paczynski命名。

  2010年,普林斯顿大学的Metzger与合作者发现该现象的亮度能达到新星的1000倍左右,因而也被称为“千新星”。

  除了可见光和红外线外,中子星并合时形成的吸积盘会在旋转轴处形成伽马短暴,该信号在引力波到达地球2秒钟之后也被观测到。在其后数周内,这场大并合仍会继续发出其他频段的光,包括X射线、紫外线、可见光、红外线以及射电波等,是“宇宙焰火”漫长的余晖。

  回到事件的开头。在这场“炼金”的“宇宙焰火”中,引力波扮演了怎样的角色呢?

  原来,前面提到的可见光、红外线、紫外线、X射线、伽玛射线等,都是电磁波,是由光子承载的光学信号。长期以来,这几乎是科学家们用于感知宇宙的唯一一扇窗口。

  而引力波是由质量引发的时空扭曲,被人形象地比喻为“时空的涟漪”。当我们想象一件有质量的物体落入水面,就会产生一系列振动传播看来。我们的宇宙也如水面一般,整体平静,暗流汹涌,质量的扰动会触发引力波,散播开来。中子星并合事件,就能产生较为强烈的引力波。

  引力波是爱因斯坦广义相对论中的重要推论,然而,因宇宙中传到地球的引力波过于微弱,爱因斯坦本人也想不到探测的方法。这个“时空的涟漪”,最终在2015年由LIGO团队实现。

  LIGO过去4次观测到的引力波,均由黑洞触发。黑洞吸收光线,可谓“听到看不着”。这次,LIGO在识别出比黑洞质量小得多的天体--中子星触发的引力波信号后,全球70多架望远镜纷纷指向1.3亿光年外的NGC 4993星系,观看“焰火”。

  从此,人类对浩瀚宇宙的感知方式,从单纯的“看”之外,又增添了一种,可相互印证。科学家们称之为,“多信使天文学”时代。

  这或许比我们找到金子的起源更为重要。


   0
当前新闻共有0条评论 分享到:
评论前需要先 登录 或者 注册
全部评论  
暂无评论 上一页 下一页  
实用资讯
24小时新闻排行榜 更多>>
1 男人千万不能撩四十岁左右的女人
2 习近平与江泽民胡锦涛这样排队入场
3 习近平讲话胡锦涛专心听 江泽民睡着了
4 她感觉床下异样,低头一看惊呆了
5 当众羞辱?江泽民或公开表态支持习核心
48小时新闻排行榜 更多>>
1 19大常委名单 习近平亲信意外出局
2 习近平当上党主席 胡春华成为接班人
3 男人千万不能撩四十岁左右的女人
4 习近平与江泽民胡锦涛这样排队入场
5 中国“天宫一号”失控 急速砸向地球
6 传习近平紧急召开常委会 防江泽民出事
7 300辆坦克攻城!半小时内竟被打爆240辆
8 习近平讲话胡锦涛专心听 江泽民睡着了
9 她感觉床下异样,低头一看惊呆了
10 当众羞辱?江泽民或公开表态支持习核心
热门专题
一周博客排行 更多>>
1 年轻漂亮同事死追,他该离婚吗 小思
2 参观《最后的晚餐》的一波三折 lone-sheph
3 赌城屠杀的凶手真是他吗? 米笑
4 回国了,要放弃美国身份的年轻 Y自然流露Y
5 生死之间 幼河
6 高傲骄纵乔冠华 芨芨草
7 本文已被删除,请不要转发及制 胡亥
8 看看大陆人民如何喜迎19大? 人微但可信
9 特别解密:班农认栽,向郭文贵 多维吉歌
10 血栓最怕这个动作,躺着就能做 Storm_show
一周博文回复排行榜 更多>>
1 凭什么“爱国”就可以这么霸道 特有理
2 政治正确是人类社会的艾滋 不合群
3 忍无可忍,新州华人不再做哑裔 爪四哥
4 大饥荒亲历者和公孙先生谈谈 老贫农
5 那些回国专挑毛病的人 羊市大街
6 得瑟一下,女儿荣获美国中文电 爪四哥
7 川普总司令将亲临前线视察。 溪谷闲人
8 随便谈谈台湾怎么对付大陆 自然
9 十九大前中国禁刀,惶惶不可终 溪谷闲人
10 华人支持AA的本质:大爱无疆、 不合群
关于本站 | 广告服务 | 联系我们 | 招聘信息 | 网站导航 | 隐私保护
Copyright (C) 1998-2016. CyberMedia Network/Creaders.NET. All Rights Reserved.