中子星并合后的宇宙喷泉：接近光速 引全球32台望远镜围观

天文爱好者们可能还记得2017年10月，全球数十家天文机构联合发布探测到双中子星并合的重磅消息。这场 “宇宙烟花”不仅释放出引力波，更甩出重达300个地球的黄金，引发天上地下超过70台望远镜围观它的光芒。

这个故事还有下文。在壮丽的爆发之后207天，全球5大洲的32台望远镜再次组队观测“宇宙烟花”的余辉，其中3台来自中国，分别属于中国科学院上海天文台、云南天文台和新疆天文台。经过分析，科学家们确定双中子星并合后一股物质以光速级喷射而出，形成了相对论性喷流。相关论文近日发表在《科学》杂志上。

首先，让我们复盘一下那一场“宇宙烟花”。

相对论性喷流艺术想象图

远在1.3亿光年的一个星系中，一对中子星围绕共同的中心旋转。

当一个恒星走向寿命尽头，经由引力坍缩发生超新星爆炸，根据质量的不同，内核可能被压缩成白矮星、中子星或黑洞。中子星几乎完全由中子构成，是目前已知的最小、致密的恒星。

中子星的半径普遍在10公里左右，质量却可超过两个太阳。一茶匙中子星物质就重达10亿吨。

双星共舞的过程中会不断释放引力波，导致系统的能量降低，轨道缩小，并最终撞在一起，发生并合。这就是美国激光干涉引力波天文台LIGO在2017年8月17日接受到的一段持续了100秒的信号。

不过，双中子星并合后究竟会产生什么，科学家目前所知的仍只有冰山一角。

全球共有70个地面及空间望远镜闻风而动，组成了一道蔚然壮观的风景线。中国南极巡天望远镜和中国第一颗空间X射线天文卫星——“慧眼”HXMT望远镜也参与集中。

引力波信号首秀后2秒，一个持续时间很短的伽玛暴紧接着登场，这对应着中子星并合过程中的千新星现象，抛射出大量金、铂等重元素。这些重元素中的放射性元素发生衰变、裂变，爆发的亮度是典型新星的一千倍左右。

11小时后 从紫外线到近红外波段的电磁波信号锁定目标位于NGC4993星系；

9天后，X射线信号出现；16天后，无线电信号被成功捕获。此时，“宇宙烟花”已经进行到余辉的阶段。

这些电磁波信号持续增强，直到150天后才开始减弱。余辉的持久，让科学家们好奇这些光芒来自于怎样的物质形态。

学术界有两种主流猜测，一是各向同性火球，二是相对论性喷流，分别对应着“作茧自缚”和高速冲破两种形式。

喷流冲破中子星并合甩出的物质

在“作茧自缚”的情境中，喷流被周围的喷射产物所困，形成一个高热高压的空间而逐渐膨胀。此时，科学家们会在较宽的角度范围内探测到能量，运动的速度也较慢。

2018年3月12日至13日，全球5大洲的32台望远镜对余辉进行了观测，中心频段集中在4.85吉赫兹左右。

全球5大洲的32台望远镜对余辉进行了观测

由意大利国家天文研究所主导的研究结果显示，喷流的位移较远，角度小于2.5毫角秒（一毫角秒为360万分之一度），由此可以排除火球，确定为强度非常高的等离子体喷流。

这种喷流的长度可达数千乃至数十万光年，是已知的速度最快的天体之一，此前一项观测显示相对论性喷流的速度达到了光速的23%。

该研究团队通过计算分析，认为大约有10%的中子星并合会产生相对论性喷流。

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