一楼给度娘

今天，《科学》（Science）发表的一篇论文首次证明：1亿多光年外的一对中子星碰撞后产生了巨大的宇宙“喷泉”——接近光速的喷流。
说起来，这对中子星可算得上是有头有脸的“明星”了！
2017年8月17日，地球上的激光干涉引力波探测器（LIGO）探测到一个引力波。2秒后，伽玛射线卫星Fermi探测到一个持续时间为2秒的伽玛射线暴。
经过研究，科学家们确定这个引力波和这个伽玛射线暴来自一对碰撞的中子星。这是人类首次同时观测到来自同一天体物理系统发出的引力波与电磁波，这对中子星由此一撞成名，而它们的表演，才刚刚开始。
双星相拥，精彩不断
中子星里面几乎全部是紧密挤在一起的中子，半径只有大约10千米，但它们的质量却比我们的太阳还要大，是地球质量的几十万倍那么大，因此是高度压缩的星体。这么致密的天体大部分是大质量恒星死亡时的猛烈收缩压出来的。试想，让两颗这样的星体撞在一起，会产生怎样的“火花”呢？
天文学家对此也很好奇，一直期望能够直接探测到两颗中子星碰撞产生的种种现象并在理论上进行了大量的研究。这个愿望终于在2017年实现了——那对紧紧相拥的中子星着实“表现不凡”，给科学家们带来一个又一个惊喜。
科学家在后续的观测发现了中子星碎片发出的紫外线、可见光与红外线——这就是天文学家寻觅二十年的千新星（2013年哈勃太空望远镜发现了一个疑似的千新星，但证据不是非常强，因此只是候选体）。
此外，X射线望远镜和射电望远镜分别发现了这次爆发发出的X射线辐射与射电辐射，它们分别是伽玛射线暴的“X射线余辉”与“射电余辉”。
天文学家们普遍认为：中子星碰撞抛出的碎片产生了千新星，其旋转轴方向上喷发的喷流制造出伽玛射线暴与余辉。
这个喷流，就像宇宙中的巨型“喷泉”。
中子星碰撞后的喷流堪比宇宙“喷泉”。图片来源：Wikimedia Commons|Ammar shaker
虽然有很多进展和惊喜，但还是有问题没解决。其中一个问题就是：制造出伽玛射线暴与余辉的喷流到底是什么样的形态？此前人们一直不甚了然，而在今天（北京时间2019年2月22日），一项发表在《科学》上的新研究解开了这个谜团，为中子星碰撞事件再添新番。
中子星碰撞，产生了哪些“宇宙特效”？
两颗中子星在环绕共同中心旋转，缓慢接近，最终发生碰撞。碰撞前后的很短时间内，有一些中子星碎片会被抛洒出去；剩余的部分要么合并为一个黑洞，要么形成更大质量的中子星。
中子星碰撞的过程与碰撞前后会产生蔚为壮观的“宇宙特效”——一系列绚丽多彩的天文现象。我们就以2017年观测到的那对中子星碰撞事件为例，来强势围观一下：
首先登场的是引力波。在这对中子星彼此缠绵环绕的过程中，会源源不断辐射出引力波，但在绝大部分时间里，这些引力波都比较“低调”（频率低），无法被当前的引力波探测器探测到。直到碰撞瞬间和前后很短时间内发出的引力波，才被人们成功探测到。这次探测到的引力波就是这个时间段内发出的。
两个中子星互相环绕并发出引力波的艺术想象图。图片来源：P. Marenfeld & NOAO/AURA/NSF
随后产生的是千新星（电磁波，可见光为主）。碰撞前被抛出的碎片中，有一部分会不断向外扩散，里面的大量中子衰变为质子，质子又与剩余的中子一起合成重元素，如金、银、铀、钚，等等。这些重元素中的放射性元素发生放射性衰变、裂变等过程，释放出大量能量，将这些碎片加热到上万度，辐射出紫外线、可见光与红外线。这类爆发通常只需要一天左右就可以达到最亮，亮度比绝大部分超新星暗，同时是典型新星亮度的一千倍左右，因此被称为“千新星”。
红色箭头所指，就是第一个被确认的千新星。图片来源1M2H / UC Santa Cruz和Carnegie Observatories / Ryan Foley
相伴而来是伽玛射线暴（电磁波，伽玛射线为主）。碰撞前抛出的另一部分碎片会重新向中心回落，堆积成一个盘状物，即“吸积盘”。吸积盘与中心的黑洞或者大质量中子星构成一个系统。吸积盘的物质向内回落，黑洞或者中子星旋转轴方向上喷发出喷流，喷流内的电子被加速，辐射出大量伽玛射线，形成伽玛射线暴。
在这之后，还有伽玛射线暴的多波段余辉（电磁波，X射线和射电为主）。伽玛射线暴的喷流在向外喷发时，会冲击周围空间中的稀薄介质，将介质中的电子加速，高速电子释放出伽玛射线、X射线、可见光与射电辐射，它们联合起来组成了伽玛射线暴的多波段余辉。如果余辉中有可见光成分，就会与千新星中的可见光混合起来。这次被观测到的只有X射线余辉与射电余辉。
（注：由于观测条件的限制以及千新星需要至少几小时才能明亮到足以被望远镜探测到，千新星在伽玛射线暴被探测到之后十个半小时才被探测到。）
艺术想象图：中子星碰撞之后，一些碎片喷发出去后不断向外扩散，包围住这个系统