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哈勃望远镜见证中子星的碰撞和最小黑洞的诞生

 NASA航天爱好者 2024-11-03 发布于吉林

天文学家们最近目睹了一次壮观的中子星碰撞事件,这一碰撞不仅诞生了迄今为止观察到的最小黑洞,还铸造了金、银和铀等珍贵金属。

研究团队通过包括哈勃太空望远镜在内的多种仪器,拍摄到了这一位于距我们1.3亿光年的NGC 4993星系中的剧烈碰撞。这一发现有望揭示这些致密恒星合并的过去、现在和未来,以及比铁更重的元素的起源。

这次中子星的碰撞和合并产生了一种强光爆发,称为“千新星”(kilonova)。随着这一事件的残骸以接近光速扩散,千新星的光辉犹如数亿颗太阳般耀眼,照亮了周围空间。

此外,研究还表示:“我们可以看到原子核与电子结合的瞬间,这是首次观察到原子的形成。”

中子星的形成与合并

中子星是在至少8倍太阳质量的恒星耗尽核聚变燃料、无法再抵抗自身引力时诞生的。这些恒星的外层在超新星爆炸中被炸毁,留下的星体残骸质量相当于1至2个太阳,但直径仅约20公里。

中子星并不总是孤立存在,它们有时与伴星形成双星系统。在某些罕见情况下,伴星也足够大以产生中子星,并且不会因第一次超新星爆炸而被“踢开”。这导致两个中子星相互旋转,生成引力波,携带角动量,逐渐导致它们的轨道变得更加紧密。

黑洞与重元素的诞生

当中子星靠得足够近时,强大的引力将它们拉在一起,发生碰撞,释放出富含中子的物质,温度可达到数十亿度,远超太阳的温度。这种温度类似于宇宙大爆炸后第一秒钟的迅速膨胀时期。

碰撞产生的粒子如电子和中子在极高温度的等离子体中环绕,而后迅速崩塌形成黑洞。随着等离子体逐渐冷却,原子在快速中子捕获过程中吸附中子和电子,形成非常重但不稳定的粒子,迅速衰变并释放出天文学家观察到的千新星光芒。这一过程还创造了比铁更重的元素,如金、银和铀。

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