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哈勃通过合并中子星来观察Kilonova

时间:2018-05-15  点击: 1

2017年8月17日,激光干涉仪引力波天文台(LIGO)和处女座干涉仪都检测到两颗中子星之间的碰撞引力波。在12小时内,天文台已经确定了透镜状星系NGC 4993内事件的来源,这些图像显示在NASA / ESA哈勃太空望远镜收集的图像中。哈勃望远镜清晰可见相关恒星耀斑,一种千里光。这是第一次观测到引力波事件的光学对应物。如在8月22日至28日采集的这些观察结果(插图)中所示,哈勃望远镜在6天的过程中观察到了逐渐衰减的千年虫。信用:NASA和ESA。致谢:A.J.莱文(U. Warwick),N.R. Tanvir(U.莱斯特)和A. Fruchter和O. Fox(STScI)

/使用NASA / ESA哈勃太空望远镜,天文学家第一次观测到引力波的可见对应物:一颗来自中子星合并的千牛。 / em

美国宇航局/欧空局哈勃太空望远镜首次观测到由两颗中子星合并而成的引力波的来源。这次合并创造了一个kilonova - 几十年前理论预测的一个对象 - 将重金元素如黄金和白金投射到太空中。此事件还提供了最强有力的证据,证明短时间伽马射线爆发是由中子星合并引起的。这一发现是多信使天文学的第一次亮相,将引力波和电磁辐射结合在一起。

2017年8月17日,激光干涉仪引力波天文台(LIGO)和处女座干涉仪都向全球各地的天文观测人员报告了引力波事件GW170817的检测结果。在检测到引力波大约两秒钟后,ESA的INTEGRAL望远镜和美国宇航局的费米伽玛射线太空望远镜在相同方向上观测到了短时间的伽马射线爆发。

在最初发现后的晚上,一队望远镜开始寻找事件来源。天文学家在距离我们约1.3亿光年远的透镜状星系NGC 4993中发现它。一个亮点在前所未有的可见光之下闪耀,这引发了有史以来最大型的多望远镜观测活动之一 - 这些望远镜之中是美国宇航局/欧空局的哈勃太空望远镜。


em哈勃首次观测到引力波的来源:两颗中子星的合并。这次合并创造了一个kilonova--一个在30多年前由理论首次预测的对象。此事件还提供了最强有力的证据,证明短时间伽马射线爆发是由中子星合并引起的。这些观察可能有助于解决天文学中另一个长期存在的问题:重金属元素的来源,如黄金和白金。在两颗中子星的合并中,这些条件恰好适合他们的生产。 / em

几颗不同的科学家团队在引力波事件警报之后的两周内使用了哈勃望远镜观测NGC 4993.使用哈勃的高分辨率成像能力,他们成功获得了一个kilonova的第一个观测证明,这是两个极其合并的可见对象密集的物体 - 最有可能的是两颗中子星。这样的合并最早是在30多年前提出的,但这标志着对此类事件的首次公开观察。合并的距离使得震源既是迄今为止检测到的最接近的引力波事件,也是迄今为止最接近的伽马射线爆发源之一。

“一旦我看到LIGO和处女座同时触发了伽玛射线爆发,我就被吹走了,”沃里克大学的安德鲁莱文回忆说,他领导了获得第一次观察的哈勃小组。 “当我意识到看起来像是中子星,我更加惊讶。我们一直在等待这样的机会!“

哈勃在可见光和红外光下拍摄了银河系的图像,目睹NGC 4993内的一个新亮物体比新星明亮但比超新星更暗淡。图像显示,在哈勃望远镜观测的六天内,这个物体明显地消失了。利用哈勃的光谱能力,研究小组还发现迹象显示kilonova弹出的材料速度只有光速的五分之一。

“令人惊讶的是,kilonova的行为与预测相吻合,”莱斯特大学教授,另一位哈勃望远镜团队负责人Nial Tanvir说。 “它看起来不像已知的超新星,而这个对象本来可以是已知的,所以很快就有了很高的信心,这是真正的交易。”

将千牛和短伽马射线阵连接到中子星合并迄今很困难,但是在发现引力波事件GW170817之后的大量详细观测现在已经最终验证了这些连接。

“这个kilonova的光谱看起来完全像理论物理学家预测两颗中子星合并的结果会出现,”Levan说。 “它将这个物体与引力波源联系起来,毫无疑问。”

哈勃望远镜拍摄的红外光谱图也显示出几个宽阔的颠簸和扭动信号,表明自然界中某些最重元素的形成。这些观察可能有助于解决天文学中另一个长期存在的问题:重金属元素的来源,如黄金和白金。在两颗中子星的合并中,情况似乎恰好适合他们的生产。

这些意见的影响是巨大的。正如坦维尔解释:“这一发现为天文研究开辟了一条新途径,我们将电磁光和引力波的信息结合起来。我们称之为多用途天文学 - 但直到现在它只是一个梦想!“

莱文总结道:“现在,天文学家不会像我们已经做了几百年一样看待物体发出的光,而是听它说。引力波为我们提供了来自仅使用电磁波难以研究的物体的补充信息。因此,将引力波与电磁辐射配对将有助于天文学家理解宇宙中一些极端事件。“

文件:

论文1:N.R.Tanvir等人在“合并了两颗中子星之后出现了一个富含镧系元素的kilonova”。在ApJL论文2:“二元中子星合并器GW170817的环境”中,A.J.Levan等人在应用文章3:E. Troja等人的“发现引力波事件GW170817的X射线对应物”中。在自然论文4:“照亮引力波:来自中子星合并的光子的一致图片”MMKalila Paper 5:“与NGC 4993的距离 - 引力波事件GW17017的宿主星系”,J.Hjorth等人人。在ApJL

来源:哈勃太空望远镜

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