高能与多信使天体物理
千新星
/ KILL-oh-noh-vah /
当两颗中子星相撞,它们做的不只是发出引力波和一次伽马射线暴——它们还把一团超致密的恒星残骸抛入太空,而这团残骸会在此后数天到数周里发光。这道正在消退的光的余辉,大约比一颗普通新星亮一千倍,却比一颗超新星暗,被称为千新星。它是大自然最重元素熔炉之一冒出的、看得见的烟。
其中的物理是这样的。中子星物质富含中子到了惊人的程度。当一次并合把其中一部分抛出去时,这些中子迅速黏附到原子核上——这就是所谓的 r 过程,“r”代表快速中子俘获——堆叠出那些用其他方式很难制造的重元素:金、铂、镧系元素,等等。这些刚刚铸成的元素具有放射性,它们的衰变加热了膨胀中的云,使之发光。重镧系元素的存在,会在几天里让光变红、变暗,这正是千新星会从蓝色向红外消退的原因——一种天文学家能像读收据一样读出“造了什么”的颜色特征。
千新星之所以重要,是因为它锁定了宇宙大部分重元素的来源。结婚戒指里的金、催化转化器里的铂,极有可能就是在这样的相撞中锻造出来、撒遍太空、再聚入新生的世界的。2017 年的事件 GW170817 直接捕到了一次千新星,确认了 r 过程的图景,并在单单一次被观测到的事件中,把引力波、一次伽马射线暴和重元素的起源串到了一起。
在 GW170817 之后,天文学家注视着它的千新星在大约两周里消退,起初发蓝光,随后随着重镧系元素的主导而转为深红。从这种颜色变化,他们估计这次并合单单在金和其他重元素上就抛出了大约相当于好几个地球质量的物质。
中子星并合长达数天的辉光——放射性重元素在衰变中锻造出金。
千新星不是一千颗超新星,而且比超新星暗得多——“千”指的是它大约比一颗普通新星亮一千倍。它的辉光由刚生成的重元素的放射性衰变供能,而不是靠持续的核聚变。
又称
另见