两颗中子星的惊人合并产生了引力波，去年秋天公布的结果很可能是另一件事：诞生了一个黑洞。这个新诞生的黑洞将是迄今为止发现质量最低的黑洞。一项新的研究分析了来自NASA钱德拉x射线天文台的数据，这些数据是在激光干涉引力波天文台(LIGO)探测引力波和伽马射线之后的几天、几周和几个月里由NASA费米任务在2017年8月17日探测到。尽管专业天文学家使用的几乎所有望远镜都观测到了这一源，官方名称为GW170817，但钱德拉的x射线对于理解这两颗中子星相撞后发生的情况至关重要。
图片：NASA/CXC/Trinity University/D. Pooley et al. Illustration: NASA/CXC/M.Weiss
博科园-科学科普：从LIGO的数据天文学家有一个很好的估计，中子星合并产生的物体的质量大约是太阳质量的2.7倍。这使它处于一种身份的紧张状态，这意味着它要么是迄今为止发现的最大质量的中子星，要么是迄今为止发现的质量最低的黑洞，之前的纪录保持者是太阳质量的四到五倍。这项研究的负责人德克萨斯州圣安东尼奥三一大学的Dave Pooley说虽然中子星和黑洞是神秘的，但我们已经利用钱德拉这样的望远镜对它们进行了研究，这意味着我们有数据和理论来预测这些物体在x射线中的行为。”钱德拉的观测不仅揭示了它们揭示的东西，也揭示了它们没有揭示的东西。如果中子星合并并形成一颗更重的中子星，天文学家就会期望它能快速旋转并产生一个非常强的磁场。
这反过来又会产生一个膨胀的高能粒子气泡，从而产生明亮的x射线辐射。相反钱德拉的数据显示x射线的水平比预期的低了几百倍，比预期的要低得多，因为快速旋转、合并的中子星和高能量粒子的伴生气泡，意味着可能形成一个黑洞。如果得到证实，这个结果表明，制造黑洞的方法有时是复杂的。在GW170817的情况下，需要两个超新星爆炸，在一个足够紧密的轨道上留下两颗中子星，从而产生引力波辐射，将中子星聚在一起。可能已经回答了这个令人眼花缭乱的事件最基本的问题之一：它是什么东西？天文学家长期以来一直怀疑中子星的合并会形成一个黑洞并产生辐射爆发，但迄今为止，还缺乏强有力的证据证明这一点。
图片：NASA/CXC/M.Weiss
在事件发生两到三天之后的钱德拉观测没有发现源，但是在事件发生后的9天、15天和16天之后的观测，导致了探测。不久后，光源就消失在太阳的后面，但在钱德拉的观察中，在事件发生后110天左右出现了进一步的变亮，随后在大约160天后出现了类似的x射线强度。通过与NSF的Karl G. Jansky非常大的阵列(VLA)进行对比，Pooley和他的研究人员将观测到的x射线辐射完全归因于震波——类似于超音速飞机的音爆——从合并到周围的气体。中子星没有x射线的迹象。Pooley团队的这一说法可以通过未来的x射线和无线电观测进行检验。如果残骸是一颗具有强磁场的中子星，那么当高能粒子的气泡赶上减速激波时，在x射线和射电波长下，源应该会变得更加明亮。
如果它确实是一个黑洞，天文学家预计它将继续变得更弱，这是最近被观测到的冲击波减弱。德克萨斯大学的j·克雷格·惠勒(J. Craig Wheeler)说：GW170817是一个持续不断的天文事件，我们正在从这一事件中了解到很多关于天体物理学的最密集的天体物理学。如果后续观测发现一个重的中子星幸存下来，这一发现将挑战中子星结构的理论，以及它们的质量。加州大学伯克利分校的布鲁斯·戈森说：在我职业生涯的初期，天文学家只能观测到我们星系中的中子星和黑洞，而现在我们正在观测宇宙中的这些奇异恒星，活着是多么令人兴奋的时刻啊，看到像LIGO和Chandra这样的乐器向我们展示了大自然所提供的许多令人激动的东西！
博科园-科学科普｜参考期刊文献：天体物理期刊（DOI: 10.3847/2041-8213/aac3d6）
