科学探索|放射性“千倍新星”光芒表明中子星快速旋转延迟坍缩到黑洞中放射性“千倍新星”光芒表明

当两颗中子星相互旋转并合并形成一个黑洞时--2017年全世界的引力波探测器和望远镜都记录了这一事件--它是否立即成为一个黑洞？还是需要一段时间来旋转下来，然后在引力作用下坍缩过事件视界，成为一个黑洞？由钱德拉X射线天文台（一个轨道上的望远镜）对2017年的那次合并进行的观察表明，答案是后者：合并后的天体在经历最终坍缩之前，可能只停留了一瞬间。

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在这个艺术家的想象作品中，两颗中子星合并形成了一个黑洞（隐藏在图像中心的明亮隆起中），产生了对立的高能量粒子喷流（蓝色），加热了恒星周围的物质，使其发出X射线（红色云层）。钱德拉X射线天文台今天仍在探测来自该事件的X射线。它们可能是由黑洞周围物质的冲击波产生的，或者是由猛烈坠入黑洞的物质产生的（中心隆起周围的淡黄色圆盘）。

证据是合并后的X射线余辉，被称为GW170817 ，如果合并后的中子星立即坍缩成黑洞，这是不可能出现的。余辉可以解释为合并后的中子星上的物质反弹，它穿过并加热了双中子星周围的物质。在合并后的四年多时间里，这种热的物质使残余物稳定地发光，这就是所谓的“千倍新星”（kilonova）。钱德拉在合并后不久就检测到的来自物质喷流的X射线发射，随后它就开始变暗。
虽然钱德拉观测到的多余的X射线发射可能来自于吸积盘中的碎片，这些碎片围绕着黑洞旋转并最终落入黑洞，但加州大学伯克利分校的天体物理学家Raffaella Margutti倾向于延迟坍缩假说，这在理论上是可以预测的。
加州大学伯克利分校天文学和物理学副教授Margutti说："如果合并的中子星直接坍缩成一个黑洞，没有中间阶段，就很难解释我们现在看到的这种X射线过量，因为没有坚硬的表面让东西反弹并以高速飞出以产生这种余辉。我们看到的可能不仅仅是喷流。我们可能最终得到一些关于新的紧凑物体的信息。"
Margutti和她的同事，包括第一作者Aprajita Hajela ，她是Margutti在转到加州大学伯克利分校之前在西北大学时的研究生，在最近接受发表在《天体物理学杂志》上的一篇论文中报告了他们对X射线余辉的分析。

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2017年8月17日，高级激光干涉仪引力波天文台（LIGO）和处女座合作组织首次探测到来自合并的引力波。卫星和地面望远镜迅速跟进，记录了一阵伽马射线以及可见光和红外线发射，共同证实了这样的理论：许多重元素在这种合并后的热喷出物内产生，产生明亮的“千倍新星”光芒。发亮的原因是在放射性元素（如铂和金）衰变过程中发出的光，这些放射性元素在合并后的碎片中产生。
钱德拉也转向观察GW170817 ，但直到9天后才看到X射线，这表明合并也产生了一个狭窄的物质喷流，在与中子星周围的物质碰撞后，发出了一个锥形的X射线，最初与地球失之交臂。只是后来射流的头部扩大了，开始在地球上可见的更宽的射流中发射X射线。