雙中子星碰撞引發之千新星爆炸，呈現完美球形輪廓

2 顆中子星合併會迸出富含重元素火球的千新星爆炸，而千新星幾何形狀由超緻密物質特性與塌縮成黑洞的能量學決定。最近天文學家分析歷史性 GW170817 重力波事件時，發現這 2 顆中子星在碰撞後不久（坍塌成黑洞前），竟引發完美的球形爆炸輪廓。

GW170817 事件為人類首次發現雙中子星合併引發之重力波，2 顆中子星主角在 NGC 4993 星系中互繞了數十億年，越來越靠近彼此最終高速碰撞並引發爆炸，天文學家從這場事件首次確認與雙中子星合併的 3 個相關結果：千新星（kilonova）起源、重金屬（如金、鉑）來源、伽瑪射線暴起源。

在持續分析 GW170817 事件後，哥本哈根大學尼爾斯·波耳研究所團隊現在首次描述雙中子星合併引發的千新星爆炸輪廓——一個完美球形，無論以美學角度還是形狀物理意義來看，它都是美麗的。

千新星的存在於 1974 年被提出，2013 年得到證實，但直到 2017 年 GW170817 事件開始深入研究後，我們才逐漸知道它爆炸的樣子。從美學上講，千新星發出的顏色看起來像太陽，只是表面積比太陽大了幾億倍；從物理上講，這種球形爆炸出自合併核心的非凡物理學。

▲ GW170817 雙中子星碰撞事件。

當 2 顆中子星在坍縮前每秒繞彼此旋轉 100 次，無倫模型還是直覺，都會認為碰撞產生的爆炸雲具有扁平且相當不對稱的形狀，然而分析卻表明爆炸形成意想不到的圓形，團隊認為可能有大量能量從爆炸中心噴出。

針對這種令人費解的爆炸形狀，研究人員 Darach Watson 提出一個可能原因，當超大質量中子星坍縮成黑洞並釋出巨大磁場能量時，會產生「磁彈」導致爆炸中的物質呈球形分佈。

此外，科學家也在千新星噴射物質中明確檢測到鍶（重元素中較輕的元素），可能表明雙中子星碰撞形成超大質量中子星的幾毫秒內，除了釋放強大能量，可能也包含大量微中子，後者可使中子轉化為質子和電子，整體上幫助產生更輕的元素。

整個過程可能不止一種機制發揮作用，團隊希望未來能收集更多中子星碰撞數據來揭開當中秘密。新論文發表在《自然》（Nature）期刊。

（圖片來源：哥本哈根大學）

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