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8月18日凌晨3点17分,美国LIGO探测器和意大利室女座探测器几乎同时抖了一下。
不是设备故障,是13亿光年外的宇宙深处,有个大家伙在时空舞台上砸了个响雷。
科学家后来给这个信号取名S250818K,名字挺普通,事儿却一点不普通。
引力波这东西,就像宇宙的"指纹"。
每种天体事件都有独特波形,LIGO团队的电脑里存着上万种模板,专门用来比对识别。
这次的信号一开始看着挺眼熟,频率越来越高,振幅先小后大,典型的"啁啾"波形这是致密双星合并的招牌动作,就像两个铅球绕着转,越转越快最后撞一起。
一开始大家觉得这就是常规操作。
模板匹配算法跑出来的结果显示,源头距离地球约13亿光年,应该是两颗致密星合并。
按惯例,这种好事得赶紧通知全球天文台,找找光学对应体毕竟2017年GW170817就是这么干的,引力波和光学信号联手,拿了个诺贝尔奖级成果。
本来以为又是一次教科书级观测,直到数据拆解到质量这一环,研究团队集体沉默了。
按波形反推,两颗致密星里至少有一颗,质量只有0.9倍太阳质量。
这数儿一出来,会议室里估计有人当场揉眼睛这怎么可能?
要知道,中子星的"出身"就决定了它不能这么轻。
白矮星是恒星死亡后的"残骸"之一,它有个体重上限,叫钱德拉塞卡极限,大概1.4倍太阳质量。
超过这个数,引力就压垮电子简并压,白矮星就会坍缩成中子星。
也就是说,中子星的"出生体重"怎么也得接近1.4倍太阳质量,0.9倍?这就像发现了个比新生儿还轻的相扑选手,现有理论根本没法解释。
这边引力波团队还在对着"小个子"中子星的数据发愁,全球光学天文台已经动起来了。
LIGO科学合作组织凌晨6点就发了天区定位通告,赤经14h22m,赤纬+33°17',赶紧去找亮起来的新天体!
加州的兹维基瞬变望远镜反应最快,毕竟它的本职就是"宇宙闪光灯捕捉器"。
8月18日上午9点,也就是引力波信号出现3小时后,它在定位天区中心拍到了一个以前没见过的亮点。
科学家给它取名AT2025ulz就像给新出生的婴儿上户口,先用编号顶着。
头三天,AT2025ulz的表现堪称"模范千新星"。
亮度从星等19.2快速掉到20.8,光谱还一个劲儿往红端跑,活脱脱2017年GW170817事件里那个千新星AT2017gfo的翻版。
千新星是中子星合并的专属"闪光灯",合并时抛出来的富中子物质衰变发光,就是这个又亮又红还衰减快的德性。
本来以为这下实锤了,引力波是中子星合并,光学对应体是千新星,完美闭环。
可到了8月22日,剧情突然反转AT2025ulz不衰减了,亮度稳定在20.9星等,光谱反而开始变蓝,温度蹭蹭往上涨。
这可不是千新星该有的样子,倒像是……超新星?
超新星和千新星,根本不是一回事。
超新星是单颗大质量恒星"晚年自爆",千新星是两颗中子星"撞车",怎么可能在同一个天体上出现?就像你看到一个人同时穿着西装和泳裤,还告诉你这是"日常穿搭",换谁都得懵。
更邪门的是位置和时间。
AT2025ulz就在引力波定位的中心区域,距离也刚好13亿光年,时间上差了3小时要说这俩没关系,概率比中彩票还低。
科学家们开始嘀咕,难道以前对恒星死亡的理解,漏了什么关键剧情?
这个谜题一直悬到12月15日,《天体物理杂志快报》发了篇论文,算是给这事盖棺定论。
国际联合团队提出个新模型,叫"超千新星爆发"听着像超新星和千新星的结合体,实际上也差不多。
他们说,这颗恒星死亡时玩了个"先分裂再合并"的骚操作。
一开始是颗25-40倍太阳质量的大恒星,核心坍缩引发超新星爆发,外层物质被炸飞,剩下个2.5倍太阳质量的中子星内核。
本来故事到这儿就该结束了,可这颗中子星转得太快,centrifugalforce(离心力)超过自身引力,"咔嚓"一下沿赤道方向裂成了两块一颗0.9倍太阳质量,一颗1.6倍太阳质量。
分裂出来的两颗中子星离得特别近,只有1000公里,跟地球直径差不多。
它们一边绕着转,一边通过引力波损失能量,越转越近,最后撞一起,又爆了一次千新星。
这就解释了为啥先看到千新星(合并爆的光),后看到超新星(恒星自爆的光)前三天千新星的光太亮,把超新星的光盖住了,等千新星的光衰减了,超新星的光才露出来。
至于那颗0.9倍太阳质量的"小个子"中子星,也有了说法,分裂出来的两颗中子星质量本来就不均,小的那颗刚好0.9倍,完全符合观测数据。
这个模型刚提出来时,不少老科学家直摇头恒星死亡还能这么玩?但架不住数据对得上,引力波波形、光谱变化、质量参数,全合上了。
这个发现,相当于给恒星演化理论打了个大补丁。
以前我们以为恒星死亡要么是超新星,要么是致密星合并,现在才知道,还能"先自爆、再分裂、最后合并"一条龙服务。
这就像发现原来蛋糕不仅能烤着吃,还能先切片再烤,最后拼成个新蛋糕宇宙的创造力,真是永远超出想象。
现在回过头看,S250818K和AT2025ulz这对"宇宙搭档",用13亿光年外的双重爆发给我们上了一课,理论是死的,宇宙是活的。
未来随着下一代引力波探测器和宽视场巡天望远镜上线,说不定还能抓到更多"奇葩事件"。
毕竟,在宇宙这个大舞台上,我们连观众席的票都刚拿到手,好戏还在后头呢。