双中子星整合现场相当极端,涉及许多重要天文物理现象,过去理解双中子星整合事件的研究多数依赖计算方法,现在科学家发布迄今最长时间的双中子星整合模拟过程,可见这场碰撞结果如何迅速塌缩成黑洞,揭示黑洞和喷流形成细节。
双中子星整合会产生强烈重力波,可以被LIGO、Virgo等重力波天文台检测,帮助我们直接了解中子星系统形成和演化;中子星整合过程也是宇宙重元素形成的重要场所,而借由观察中子星整合,科学家可以知晓中子星在极端条件下的物理性质,有助理解物质在高密度环境的行为、推动核物理理论。
最近,来自马克斯·普朗克引力物理研究所、京都大学基础物理学研究所、千叶大学、东邦大学的研究人员们利用中子辐射磁流体力学(MHD)框架,对双中子星整合创建迄今时间最长的模拟,展示整合产生的磁场如何主导喷流,随后双中子星系统坍缩成黑洞等动态过程,并预测重力波、电磁辐射、微中子排放等多重信号。
模拟整合的2颗中子星质量分别为太阳1.25倍、1.65倍,过程包含重力场变化、微中子辐射、磁场与流体动力学,接着研究人员观察到双中子星整合后迅速塌陷成黑洞,周围有旋转的磁盘形结构,最终导致黑洞自转轴上出现在Dynamo机制下由磁场驱动的喷流,亮度约1049erg/s。
团队发布明双中子星整合系统能驱使伽马射线爆发,新模型将帮助改善现有天体物理学理论,并统合中子星整合模型与伽马射线爆发产生模型。
新论文发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)。
(首图来源:马克斯·普朗克引力物理研究所)