哈勃观察中子星碰撞和爆炸产生黑洞和“诞生原子” _中子星

两颗碰撞的中子星产生黑洞的图示。（图片来源：O.S.SALAFIA、G.GHIRLANDA、CXC/NASA、GSFC、B.WILLIAMS等人）
据美国太空网（Robert Lea）：天文学家目睹了两颗中子星之间的巨大碰撞，这导致了有史以来最小的黑洞的诞生，并锻造了金、银和铀等贵金属。
该团队对这场发生在距离我们1.3亿光年的星系NGC 4993中的剧烈而强大的碰撞的快照是用一系列仪器创建的，包括哈勃太空望远镜。它有望描绘出这些密集的死恒星合并的“过去、现在和未来” 。这可能揭示比铁更重的元素的起源，即使是最大质量的恒星也无法锻造铁。
中子星的碰撞和合并产生了一股强大的光爆炸，称为“千新星” 。随着这一事件的残骸以接近光速的速度膨胀，千新星用数亿个太阳的亮度照亮了周围的环境。
由Neils Bohr研究所宇宙黎明中心的科学家领导的一个研究小组在着手调查千新星的奥秘时，得出了中子星合并的新图像。
宇宙黎明中心的研究员、团队成员Rasmus Damgaard在一份声明中说：“我们现在可以看到原子核和电子在余辉中结合的时刻。” 。我们第一次看到原子的产生，我们可以测量物质的温度，我们可以看到这个遥远爆炸中的微观物理学。"
“这就像从四面八方欣赏我们周围的三个宇宙背景辐射，但在这里，我们可以从外面看到一切。我们可以看到原子诞生之前、期间和之后的一切。”
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当质量至少是太阳8倍的恒星耗尽核聚变燃料，无法再抵抗自身引力时，中子星就诞生了。
这些恒星的外层在超新星爆炸中被炸开，留下一个质量相当于1到2个太阳的恒星残骸，被压碎成直径约12英里（20公里）。
核心的坍塌迫使电子和质子结合在一起，形成了一个被称为中子的粒子海洋。这种物质非常致密，如果带到地球上，一个方糖大小的中子星物质将重达10亿吨。这相当于将150000000头大象塞进一个方糖所占的同一空间。
这种极端和奇特的物质在创造比铁重的元素方面发挥着关键作用，这可能并不奇怪。

一幅插图显示了中子星碰撞后爆发的物质云（图片来源：美国国家航空航天局戈达德/CI实验室）
中子星并不总是孤立存在。其中一些死恒星与一颗伴星一起占据了双星系统。在极少数情况下，这颗伴星的质量也足以产生中子星，而且它不会被产生第一颗中子星的超新星爆炸“踢走” 。
结果是一个由两颗中子星相互绕轨道运行的系统。这些物体非常密集，当它们相互旋转时，它们会在时空（空间和时间的四维统一）中产生涟漪，称为引力波，在空间中涟漪，带走角动量。
随着系统失去角动量，中子星的轨道会收紧，这意味着中子星会彼此靠近。这导致引力波传播得越来越快，带走了越来越多的角动量。
当中子星足够接近，其巨大的引力能够接管并拖动这些密度极高的死恒星发生碰撞和合并时，这种情况就结束了。
这次碰撞喷出了温度高达数十亿度的富含中子的物质，比太阳热数千倍。这些温度是如此之高，以至于它们与大爆炸后一秒钟迅速膨胀的宇宙的温度相似。

一位艺术家描绘了碰撞的中子星在时空中发出被称为引力波的涟漪。（图片来源：R.Hurt/Caltech JPL）
由碰撞的中子星产生的电子和中子等喷射粒子在身体周围跳舞，中子星迅速坍缩，在等离子体雾中形成黑洞，在接下来的几天里冷却。
这种冷却的等离子体云中的原子通过所谓的快速中子捕获过程（r过程）快速捕获自由中子，并捕获自由电子。这会产生非常重但不稳定的粒子，这些粒子会迅速衰变。这种衰变释放出天文学家认为是千新星的光，但它也产生了比铁重的较轻元素，如金、银和铀。
该团队观察到粒子的余辉被捕获以锻造锶和钇等重元素，并推断其他重元素无疑是在这次中子星碰撞后产生的。
Niels Bohr研究所的研究员、团队成员Kasper Heintz说：“物质膨胀得如此之快，体积也如此之大，以至于光穿过爆炸需要几个小时。” 。“这就是为什么，仅仅通过观察火球的远端，我们就可以看到爆炸历史的更久远。在我们更近的地方，电子已经钩住了原子核，但在另一边，在新生黑洞的远端， ‘现在’仍然只是未来。”
如果没有全球及其他地区的望远镜的合作，该团队的结果是不可能的。
“这场天体物理爆炸每小时都在急剧发展，所以没有一台望远镜可以追踪到它的整个故事。单个望远镜对这一事件的视角被地球的旋转所阻挡，”团队负责人、尼尔斯·玻尔研究所研究员Albert Sneppen在声明中说。“但是，通过结合澳大利亚、南非和哈勃太空望远镜的现有测量结果，我们可以非常详细地了解它的发展。”
该团队的论文于周三（10月30日）发表在《天文学与天体物理学》杂志上。