
爆炸艺术家针对两颗中子星合并的概念图:产生引力波并导致基洛诺瓦爆(图片来源:华威大学/MarkGarlick/CCBY4.0)
两颗中子星合并的产物,除了成为黑洞,还有可能成为另一颗巨大而奇异的中子星。这是澳大利亚的天体物理学家亚瑟苏沃洛夫(Arthur Suvorov)和德国图宾根大学的科斯塔斯·格兰帕达基斯(Kostas Glampedakis)共同得出的结论,他们计算得出,磁性超质量中子星可以避开引力坍缩(gravitational collapse),尽管他们的质量本身就超出了形成黑洞的理论质量极限。
2017年,LIGO-Virgo合作第一次探测到了两颗中子星互相盘旋并最终合并时发出的引力波。这一事件为天文学家提供了重要的契机,通过使用一系列不同的望远镜,科学家们对中子星合并的结果展开研究,但最关键的问题仍然是合并后产生了什么天体。

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中子星的质量预估至少是太阳质量的1.1倍,所以当两个中子星合并的时候,它们所产生的物体,质量远远超过了托尔曼-奥本海默-沃尔科夫极限(Tolman–Oppenheimer–Volkoff limit)。这个极限是指,如果坍缩核心的质量是太阳质量的2-3倍,合并产生的中子星就会立即坍塌成一个黑洞。
磁效应
托尔曼-奥本海默-沃尔科夫极限(Tolman-Oppenheimer-Volkoff limit)适用于非旋转中子星(非旋转中子星的质量不超过2.6个太阳质量),天体物理学家们高速旋转的中子星,即便超过了这一质量也可以暂时避免坍缩。在最新的理论分析中,亚瑟苏沃洛夫(Suvorov)和格兰帕达基斯(Glampedakis)指出,如果一颗中子星的质量处于托尔曼-奥本海默-沃尔科夫极限之上,并且拥有比太阳强1017倍的磁场,也可以避免坍缩。

(图片来源:AnandKze/pixabay)
两人认为随着磁场强度的减弱,这些“超磁质量”中子星能够在大约1~10年的时间里避免坍缩。具体时间则要根据恒星的核心温度,内部的场强大小,中子星出生质量以及质量和密度之间的关系来计算。
亚瑟苏沃洛夫(Suvorov)和格兰帕达基斯(Glampedakis)认为,磁性超质量中子星的形成将伴随着短暂的伽马射线爆发,随后是强烈但短暂的X射线余辉。当它坍缩成黑洞的时候,由此产生的磁冲击将加速周围的电子达到相对论性的速度,造成快速射电爆发(fast radio bursts,简称FRB)。
他们认为,如果计算正确,这些特征信号是可以被现有的望远镜所观测到的。如果事实真是如此,这些信号也可以在未来中子星合并所产生的引力波中被分辨出来。他们称这种多信号观测能够为这种特殊中子星的存在提供确凿的证据。
作者:Sam Jarman
翻译:仇艳菲
审校:董子晨曦
引进来源:physicsworld

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