2017年两颗中子星强大合并的历史性探测最后一章正式完成，在极明亮的爆发最终褪色之后，由西北大学领导的一个国际团队煞费苦心地构建了余辉，这是这一著名事件生命周期的最后一点。产生的图像不仅是迄今为止中子星碰撞余辉的最深照片，还揭示了有关合并的起源，创造的喷流和更短伽马射线爆发本质的秘密。这是我们在可见光下对这一事件进行的最深入曝光，图像越深，可以获得的信息就越多。
其研究成功已发表在《arxiv》上，并将于本月发表在《天体物理学快报》上，研究作者Fong是西北大学温伯格艺术和科学学院的物理和天文学助理教授，也是Ciera(天体物理学跨学科探索和研究中心)的成员，该中心是西北大学的一个捐赠研究中心，专注于推进研究，重点是跨学科的联系。许多科学家认为2017年的中子星合并，被称为GW170817，是LIGO(激光干涉仪引力波天文台)迄今为止最重要的发现，这是天体物理学家第一次捕捉到两颗中子星相撞。
在引力波和电磁光中都检测到，这也是有史以来第一次在这两种形式的辐射之间进行多信号观测。GW170817发出的光被检测到，部分原因是它就在附近，这使得它非常明亮，而且相对容易找到。当中子星碰撞时，它们发射出比经典新星亮1000倍的千伏光，这是由于合并后形成的重元素造成。但正是这种亮度使得它的余辉（由以接近光速飞行的喷流，撞击周围环境）如此难以测量。可以肯定的是，在合并大约100天后，余辉非常微弱，只能用最灵敏的望远镜来捕捉它。
哈勃太空望远镜来帮忙
从2017年12月开始，哈勃太空望远镜探测到了合并后的可见光余辉，并在一年半的时间里又重新观测了合并地点10次。在2019年3月底，研究团队使用哈勃获得了最终图像和迄今为止最深的观测。在七个半小时的过程中，望远镜记录了发生中子星碰撞的天空图像。由此产生的图像显示（在中子星合并后584天）合并后发出的可见光最终消失了。接下来，研究团队需要去除周围星系的亮度，以便隔离事件中极其微弱的余辉。
博士后研究员、该研究的第二作者彼得·布兰查德说：为了准确测量余辉中的光线，必须去除所有其他光线。最大的罪魁祸首是来自银河系的光污染，这在结构上极其复杂。通过使用全部10张图像来应对挑战，在这些图像中，余辉仍然存在，以及最终的深哈勃图像。研究小组将深哈勃图像叠加在10张余辉图像中的每一张上，然后，使用一种算法，从早期的余辉图像中逐个像素地减去哈勃图像中的所有光线。结果是：最终的时间序列图像，显示了微弱的余辉，没有来自背景星系的光污染。
与模型预测完全一致，它是迄今为止GW170817可见光余辉最准确的成像时间序列。亮度的演化完全符合喷流理论模型，它也与无线电和X光告诉我们的完全一致。通过哈勃望远镜的深空图像，合作者们收集了关于GW170817所在星系的新见解。也许最引人注目的是，注意到合并周围的区域并没有密集的星团。以前的研究表明，中子星对可以在球状星团的密集环境中形成和合并，观察表明，中子星合并绝对不是这种情况。
根据这张新图片，研究人员还认为，被称为短伽马射线爆发的遥远宇宙爆炸，实际上是中子星合并，只是从不同的角度来看。两者都会产生相对论喷流，它们就像一条材料的消防软管，以接近光速的速度传播。天体物理学家通常在直接瞄准伽马射线爆发时看到喷流，就像直接盯着消防水管一样。但是GW170817是从一个30度的角度观察，这是以前从未在光学波长上做过的。新的时间序列表明，GW170817和远距离短伽马射线爆发的主要区别在于视角。
博科园｜研究/来自：西北大学
参考期刊《arXiv》《天体物理学快报》
Cite: arXiv:1908.08046
