千新星!引力波和輻射(內含中文視頻)

2021-02-19 天文在線

視頻版權:Fraser Cain;
字幕翻譯:天文志願字幕組(有錯誤的地方望各位指出)
翻譯:@從科伊伯帶隧穿到奧爾特雲 
審核 :@Y東東Y

解說詞

(字幕翻譯:天文志願字幕組,若有錯誤,歡迎指出)\N【視頻版權:Fraser Cain】

天文學家們開拓性得探測到了1億3千萬光年外\N的一個星系中的雙中子星合併

他們探測到了引力波和因合併釋放出的輻射衝擊波

第一次觀測到了千新星

我知道在Guide to Space 我們一直在討論引力波\NI know we』ve been talking about gravitational waves quite a bit here on the Guide to Space,

在幾集之前我暗示過引力波很有可能

用來探測合併的中子星

你知道 一旦更加靈敏的儀器上線 物理學家就會調試它們

好吧 在提到這之前物理學家們就已經探測到了

現在很滑稽得成了過時的視頻

但是 更棒的是 他們同時探測到了引力波引起的時空漣漪般的扭曲

其它團隊的天文學家們實際上能夠用他們能利用的

所有波長來觀測中子星釋放的輻射衝擊波

他們探測到了引力波然後在天空中看到了合併

我保證這是本年度最大的發現之一

所以 讓我們深入得挖掘這個新聞\NSo, let’s dig into the news.

上周末 歐洲南方天文臺戲弄我們說他們將要

在(2017年)10月6日星期一 公布一些事情\N我們不知道是什麼 但是他們說是「史無前例」的\Nsomething on Monday, October 16th. We didn’t know what it was, but they called it 「unprecedented」

好的 他們成功吸引了我的注意

到了周一我們都知道那是什麼了 事實沒有讓我們失望

2017年8月17日的早上東部夏令時8:41

雷射幹涉引力波天文臺的研究人員探測到了穿過地球的引力波漣漪

與之前觀測到的只持續幾秒鐘的雙黑洞合併不同

這些漣漪持續了100秒 表明這次事件並不是來源於黑洞\Nwent on for 100 seconds, indicating that this event wasn’t from black holes. Instead,

它與兩個中子星——一個8-20倍太陽質量的恆星

發生超新星爆炸後產生的遺留物的合併有關

兩秒之後 NASA的費米空間望遠鏡探測到了短促的伽馬輻射\NTwo seconds later, NASA’s Fermi space telescope detected a brief blast of gamma radiation,

同時伴有短伽馬射線暴的跡象

長伽馬射線暴很好理解 是超新星爆發產生的

但是短伽馬射線暴一直是個迷 儘管天文學家建立的理論

認為他們和中子星的合併有關係

除了LIGO  位於義大利的VIRGO幹涉儀也探測到了穿過地球的引力波

通過三個獨立的觀測 研究人員能夠知道合併中子星的大致方向

是位於長蛇座中

有幾百萬個滿月面積的區域 擁有上百萬顆恆星和星系

他們鼓勵整個天文界在這個區域去搜索合併的餘暉

在太空中 歐洲的INTEGRAL衛星\Nof the collision. From space, there was the European INTEGRAL satellite as well as NASA’s

NASA的Swift Hubble Chandra 和Spitzer天文望遠鏡

同時整個半球的地基望遠鏡都在掃描著這個區域 尋找著可視的證據

位於智利Cerro Las Campanas的歐洲南方天文臺的一米Swope望遠鏡\NThe European Southern Observatory’s 1-meter Swope Telescope in Cerro Las Campanas in Chile

是第一個找到位於NGC 4993新光點的望遠鏡

接著其它的天文臺也轉向它\N共同見證了這個點的波譜跨越整個電磁波譜的變化

從微波 紅外線到紫外線 還有空間望遠鏡觀測到的的伽馬射線

總共70個天文臺 100種不同的儀器

試圖揭開這個事件的神秘面紗

到現在為止 LIGO只探測到了正在合併的黑洞\N探測黑洞的一個問題

當然 是它們相撞時不會釋放任何的輻射\Nof course, is that they don’t give off any radiation when they collide. Nothing escapes

沒有什麼能逃出來

但是中子星質量不夠大 也不夠緻密 所以輻射可以逃離\NBut neutron stars aren’t massive and dense enough, so radiation can escape them, so there

因此 利用其它的天文臺 我們就有機會發現這個爆炸\Nwas an opportunity to find the explosion with the rest of the world’s observatories.

這兩顆中子星已經經歷了悲劇性的結局

在前世 大概110-120億年前 它們都是熾熱的巨星\N最終以超新星的方式一個接著一個得死亡

這些中子星遺骸自此繞轉著另一方

在幾十億年來逐漸靠近

其中一顆比太陽重10% 另一顆比太陽重60%

但是它們的直徑只有10km—一座城市的規模

在最後階段 它們以三分之一光速

每秒幾百圈的速度繞另一方旋轉 引力波激起了時空的漣漪

直到它們強大的引力也無法承受這個向心力 它們解體\Nwaves, until the their intense gravity couldn’t withstand the forces. They broke apart, merged

混合 爆炸 釋放出1億3千萬光年外都能看到的伽馬射線暴

通過引力波探測到並被其他望遠鏡證實的中子星合併?\NColliding neutron stars detected by gravitational waves and confirmed by other telescopes? That’s

這太令人興奮了 但是 精彩還在後面 我馬上就會講到\Namazing, but it gets even better. And I』ll get into that in a second, but first I』d

在此之前 我要先感謝

\NAndrew Ladzinski  Patricia Pipkin\NAndrew Ladzinski Patricia Pipkin

Joseph Salomone

以及其他793名贊助人的支持\Nand the rest of our 793 patrons for their generous support. If you love what we’re

如果你喜歡我們的工作並且想參與 請訪問patreon.com/universetoday.

從此前的觀測中\N天文學家已經知道NGC4993離我們大概1億3千萬光年

這證實了引力波天文學家的猜測

兩者十分接近 先前觀測到的合併的黑洞

在幾十億光年之外

全世界的天文臺見證了爆炸從明亮到在幾天內逐漸變暗\NThe world’s observatories watched the explosion brighten and then fade away within a few days.

天文學家意識到他們看見的是一種十分特殊的短伽馬射線暴

是前所未見的:千新星

你可能聽說過宇宙中所有的重元素\NYou』ve probably heard that all the heavier elements in the Universe, were formed in the

都是在坍縮層將輕元素「擠壓」變為重元素的過程中

在超新星爆的核心產生的

但是「超新星產生重元素」這個模型好像並不符合實際\NBut the models of supernova-generated heavy elements didn’t seem to match reality. There

必須要有另一種機制在運行 一個觀點就是合併的中子星

只有這些事件才能在宇宙中產生和散布金 鉑和其他重元素

在宇宙殘骸中 天文學家第一次在碰撞產生的爆炸中\NIn the cosmic wreckage ,blasting out of the collision, astronomers detected the source

探測到了這些重元素的來源

你婚戒中的金 手機裡的稀有金屬\NThe gold in your wedding ring, the precious metals in your cell phone. They don’t come

它們不是來自超新星 而是來自合併的中子星

在不到一秒的時間內 產生了相當於月球質量的金子

實際上 只需這些事件中的一個就能產生相當於地球總質量的稀有元素

這就是它們的來源\NSo that’s where it all comes from.

這對於天文學界來說是一個大日子 天文學家們十分幸運得

遇到了離我們這麼近的雙中子星合併\N我知道1億3千萬光年聽起來不是很近\Ntwo neutron stars collide so close to us. I know, 130 million light-years doesn’t

但是確實很近了

感謝三個獨立的探測器 它們確定了它大致的位置

來指引全世界的天文學家

通過進一步觀測 他們首次探測到了千新星

看著這些特殊的撞擊將重元素散布到宇宙中

我們現在證實了稀有元素是在這樣的事件中產生的

由於引力波和輻射同時抵達地球

它也證實了愛因斯坦關於重力以光速傳播的預測\Nconfirms Einstein’s prediction that gravity moves at the speed of light.

分別通過重力和輻射觀測同一個事件

天文學家獲得了證實宇宙膨脹速度的新方法

作為一個快速側注 這個發現的一個很酷的部分是

各個國家 各所大學 各個天文臺 各個研究機構之間大規模的合作

最後 4500名獨立的研究者作為論文的第二作者宣布了這個發現

你們認為這個發現怎麼樣呢?

在引力波 伽馬射線暴或者合併的中子星中

有什麼你想深入了解的方面嗎?在評論裡寫出來吧\Nthat you』d like me to dig into any further? Let me know your thoughts in the comments.

當然 我們需要一個與這個了不起的發現及相關科學原理的播放清單\NOf course, we』ll need a playlist, all about this amazing discovery and the related science.

首先 我們以歐洲南方天文臺的原始公告開始\NFirst, let’s start with the original announcement from the European Southern Observatory, and

然後是NASA的公告 還有來自Veritasium 的視頻\Nthe announcement from NASA. Here’s a video from Veritasium on the event. And of course,

當然Scott Manley一直都在推薦的  最後是來自Crash Course Astronomy

關於伽馬射線暴的解釋\N翻譯@從科伊伯帶隧穿到奧爾特雲\N審核@Y東東Y\N(觀看更多中文天文視頻歡迎關注weibo天文在線)\N【也歡迎您加入我們字幕組,私信koukou零度星系(南充)】

 

新年大禮!我們翻譯的2018流星雨日曆中文版被國際流星組織正式使用

http://www.imo.net/resources/calendar/

結束,感謝您的閱讀與關注

全文排版:天文在線(零度星系)

獲取更多天文和天象信息,請關注微博及微信公眾號天文在線

轉載請取得授權,並注意保持完整性和註明出處

相關焦點

  • 這些宇宙怪咖,撞出了金銀、稀土、核燃料與絢麗的千新星
    圖:兩顆中子星繞著共同的中心旋轉,會輻射出引力波,體現為時空彎曲程度向外傳播,這個過程中,中子星會逐漸靠近。」亮度的大約1千倍,因此它們被稱為「千新星」,也被稱為「紅千新星」。★ 系統內部形成的「盤」會吹出的「風」,風內部的質子與中子也會合成的放射性物質,最終發出藍光為主的輻射,它們被稱為「藍千新星」。★ 紅、藍千新星的輻射會混雜在一起。
  • 在宇宙中的恆星爆炸裡,千新星是威力最大最糟糕的一種
    「千新星」,它比新星亮一千倍(當一個白矮星爆發),卻不如超新星明亮。兩個恆星的屍體碰撞引發千新星,而這產生了宇宙中最強烈的電磁爆炸,同時向宇宙空間中四散黃金。圖解:哈伯觀測到的第一顆千新星。恆星的外殼中子星是有問題的恆星屍體。
  • 千新星!中子星碰撞產生大量的黃金和鉑金
    千新星!中子星碰撞產生大量的黃金和鉑金(神秘的地球uux.cn報導)據cnBeta:如果你從來沒有聽說過「千新星」這個詞,不要覺得難過,因為這似乎並不常見。上面的插圖顯示的是中子星碰撞之前,從中子星上剝離出來的熱的、密集的、膨脹的碎片雲。
  • 人類首次看到「引力波」,這一次中國沒錯過!
    與此同時,還確認了之前猜測很久的一種天文現象—巨新星。它比新星量1000倍,但是比超新星暗100倍,所以也別成為千新星。之前觀測到了好幾起疑似事件,但是通過這次的觀測就證實了它的存在。(shock),激發出X射線、光學(optical)、射電(Radio)輻射,它們被統稱為餘輝(afterglow);5、千新星掃除周圍物質,產生衝擊波,激發出射電輻射。
  • 又見引力波 時空起漣漪
    雙中子星併合後發出短伽馬暴和巨新星輻射的示意圖。北京時間10月16日22時,雷射幹涉引力波天文臺(LIGO)和處女座(Virgo)引力波探測器合作組織聯合召開發布會,宣布再次探測到時空的漣漪。   這是人類第5次探測到引力波。然而,科學界的興奮之情甚至不亞於第一次探測到引力波的時候。
  • 雙中子星併合:人類首次「看到」引力波
    根據現有理論,黑洞或中子星與中子星併合後,至少會產生引力波、千新星、千新星射電輻射、短伽馬暴和短伽馬暴餘輝這五類信號,其中千新星是併合後產生的金銀等放射性物質形成,其在衰變中會釋放大量高能射電輻射,而短伽馬暴以及包括X射線、射電等多波段輻射在內的短伽馬暴餘輝,則是由另一部分物質在黑洞周圍形成的「黑洞—吸積盤」系統,與星際物質相互作用形成。
  • 55億光年外,千新星孕育了一顆磁星,傳統理論再次遭遇挑戰
    最近,美國西北大學的天文學家Wen-fai Fong領導的一支研究團隊在55億光年以外,發現了一顆千新星,或許可以告訴我們這種恐怖天體的來源。所謂的千新星,指的是兩顆緻密星併合過程中的天文事件,比如雙中子星、雙黑洞或者是中子星和黑洞之間的併合,由於峰值亮度可以達到普通新星的1000倍而得名。
  • 了解早期宇宙(內含中文視頻)
    為了證明這些 天文學家已經聚焦於研究原初引力波\NIn order to do this, astronomers have been\Nfocusing on searching for primordial gravitational waves.
  • 視頻丨全球70臺望遠鏡如何觀測中子星併合的「宇宙焰火」
    在昨天大事件解密之前,我就已經拿到了 LIGO/Virgo 引力波天文臺和他們的天文觀測合作者聯合撰寫的論文,其中詳細列舉了在8月17日引力波事件發生後,全球數十臺望遠鏡是如何「瘋狂追捧」引力波源的。最大的意義是:引力波和傳統天文學終於成功的並肩作戰。從今以後,「引力波」領域,終於毫無疑問的成為天文科學的一員。在此之前,射電天文學的加入,讓光學和射電成為天文學的兩架馬車;空間望遠鏡的加入,讓電磁波的全波段天文時代降臨;宇宙線和中微子的加入,又讓我們看到了「多信使天文學」時代的曙光。
  • 雷納·韋斯獲得諾貝爾物理學獎(內含中文視頻)
    我是  麻省理工學院物理學名譽教授  記者:當你第一次看到引力波信號時  你的第一反應是什麼  雷納:當我看到它時我正在緬因州度假  關於這,我相信每個人都有自己的故事  但我在緬因州,那時我的家人和我在一起  我的妻子、兒子和他的妻子  我的女兒那時不在那兒,她在新加坡
  • 引力波大發現:雙中子星併合撞開宇宙起源新大門
    因為,科學家之前普遍預計,這次雙中子星併合產生的引力波閃將極為明亮,但實際上卻十分暗弱,特別是在百萬電子伏特高能區的輻射更為微弱,我國的「慧眼」望遠鏡憑藉強大的探測性能,對該引力波閃在百萬電子伏特高能區的輻射性質給出了嚴格的上限。
  • 這種看不見的事物隱藏了它的半數量(內含中文視頻)
    我知道大家都和我一樣,\N焦急地想要弄清楚暗物質和暗能量究竟是什麼,\NI know you’re all as antsy as I am to find out what dark matter and dark energy really但是這個謎團至今仍未解開。\Nare, but that mystery remains unsolved.
  • 新引力波發現全過程:人類首次「看見」引力波 從此對宇宙有了感知
    但現在,光和引力波可以一起研究天體事件,標誌著一個被稱為「多信使用天文學」新時代的開始。「這是天文學的一場革命,有數千名天文學家在幾個星期內專注於一個信號來源,並在幾秒鐘、幾小時、甚至幾天和幾周內開始合作。」美國西北大學的天體物理學家及LIGO之一合作者Vigy Kalogera告訴The Verge,「對我們來說,那就是聖杯!」
  • 中文字幕完整視頻:LIGO發現引力波新聞發布會
    多年以後,面對浩瀚星海,遠航的星艦文明將會回想起2016年2月11日,人類公開宣布首次探測到引力波信號的那個夜晚,更會想起2015年9月14日,大自然賜予人類禮物的日子。北京時間2015年9月14日17點50分45秒,雷射幹涉引力波觀測平臺(LIOG)的兩個探測器同時觀測到一個引力波瞬時事件,來自分別為29倍太陽質量與36倍太陽質量的兩個黑洞,合併成一個62倍太陽質量的黑洞,並損失了3個太陽質量,稱為GW150914,距離我們約為13億光年。
  • 電磁波和引力波
    這個黑洞融合事件輻射的引力波到達地球時,引起物體長度的相對變化只有10-21。這個數字是什麼意思呢?如果有一根棍子,像地球半徑(R=6400公裡)那麼長,那麼,黑洞來的引力波將引起這根棍子的長度變化dL=10-21R=10-11mm(1毫米的一百億分之一!)。我們無法做出一根和地球半徑一樣長的棍子,但科學家們儘量延長探測臂的長度。
  • 【科學講座】陸由俊:黑洞與引力波
    陸老師先講起了愛因斯坦場方程的真空解——黑洞,包括史瓦西黑洞和克爾黑洞。在黑洞視界範圍內,任何物體(包括光子)都不能逃脫,不可避免地落向中心奇點。而時空,卻是愛因斯坦場方程的另一個解,由於引力的存在,時空就會發生彎曲。在弱場近似下,時空彎曲,在三維空間裡產生擠壓、拉伸和扭曲,而引力波就是其平面波解。而在強場下,例如緻密雙天體(雙黑洞或雙中子星)發生併合,也會產生引力波輻射。
  • 電磁波和引力波及其未來
    不過,LIGO將這種儀器的尺寸擴大到了極致,將其功能也發揮到了極致[8],使得長度測量的精度達到了10-18m,是原子核的尺度的一千分之一,這才創造出了GW150914這個第一次。首先,科學家們讓兩束雷射在長臂中來來回回地跑了280次之後再互相干涉,這樣就把兩臂的有效長度提高了280倍,使得引力波引起的長度變化增加到10-15米左右,這是原子核的尺度。
  • 科學家發現「超鐵元素」衰變產生的巨新星的首例多波段光變曲線
    對於中子星併合模型,一個直接的觀測證據是一些不穩定的超鐵元素會衰變、進而產生一個光學和紅外的暫現源,即所謂的Li-Paczynski巨新星(macronova)或千倍新星(kilonova)。2015年之前這樣的巨新星信號只在短時標伽瑪暴GRB 130603B中被看到,且該信號僅由哈勃望遠鏡(HST)的一個F160W波段觀測點組成,對其物理起源的限制較弱。
  • 流言揭秘:引力波輻射真的會傷人嗎?
    原來引力波也得防啊?!吃了五包辣條才成功壓驚之後,蝌蚪君告訴你,「防引力波輻射」這六個字有多可笑。我們經常聽到的紅外線、眼睛能看到的可見光、醫院拍片子用的x射線以及駭人聽聞的核輻射,統統都是輻射。那麼,為什麼它們有的對人體有害,有的對人體無害?因為不同波段所攜帶的能量大小不同,能量高的電離輻射才有破壞人體的能力,而電離輻射只包括以下4種:α射線、β射線、γ射線和x射線。
  • 引力波視角下的世界圖景│科協2020前沿問題解讀
    如此一來, 相對於光子來說, 引力波攜帶著星體內部寶貴的物理信息. 除了上面說的這點以外, 有些天體物理過程根本就不存在相應的電磁波段或者宇宙射線和中微子的輻射, 如真空中雙黑洞系統的併合. 而這樣的過程卻常常在宇宙的演化中扮演著至關重要的角色, 對它們的直接探測就完全依賴於引力波手段了.