研究人员本周一披露,科学家首次目睹了两颗超密度中子星相撞,进而证实了以色列科学家28年前提出的黄金等重元素如何诞生的理论,而该理论此前一直不被认可。

以色列科学家此前预测称,两颗中子星相撞不仅会在时空结构中产生引力波一类的波痕,还能发出高能辐射的明亮闪光,被称为伽马射线爆发,由此形成黄金、钚和铀等富中子重元素。

这些预测在今年8月的观测中得到了证实,研究结果于本周一由多个研究团队公布,并登上国际头条。

2017年10月16日,希伯来大学教授茨维·皮兰在工作中。(图片来源:希伯来大学YouTube视频截图)

2017年10月16日,希伯来大学教授茨维·皮兰在工作中。(图片来源:希伯来大学YouTube视频截图)

1989年,以色列本古里安大学(Ben Gurion University)的大卫·艾希勒(David Eichler),以色列理工学院(Technion)的马里奥·利维奥(Mario Livio)和美国芝加哥大学的大卫·N·施拉姆(David N. Schramms)在希伯来大学茨维·皮兰(Tsvi Piran)的带领下在《自然》杂志上发表了一篇文章,题为“来自聚合中子星群的核合成、中微子爆发和伽马射线”(Nucleosynthesis, neutrino bursts and gamma rays from coalescing neutron stars)。

他们在文章中预测称:“这些现象应该还会合成富中子重元素……此外,这些碰撞应该产生中微子爆发以及伽马射线爆发。”

“我很高兴看到我们近30年前的预测如今被证实。”皮兰在此次预测结果发布后表示,“我还记得当时说服科学界相信我们的观点有多困难——我们的预测不符合当时甚至已出现在天文学大一新生课本上的标准模型。”

“我们1989年做出预测时并不指望有生之年可以看到它被证实。但在好奇心的驱使和新技术的发展下,我们可以了解关于我们宇宙本质的更深刻的真理。”

新数据最终揭示了宇宙中大部分的黄金、钚、水银等重元素的由来。

研究团队称,望远镜发现了核辐射所产生的新物质的证据。此前这种物质是否存在曾长期受到怀疑,如今终于被证实。

中子星相撞示意图。(图片来源:希伯来大学YouTube视频截图)

中子星相撞示意图。(图片来源:希伯来大学YouTube视频截图)

“现在事情很清楚了,宇宙中可能有一半或大部分重元素实际是由这种碰撞产生的。”物理学家帕特里克·萨顿(Patrick Sutton)表示。萨顿是促成本次发现的激光干涉引力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory)成员之一。

最近的引力波观测伴随着伽马射线闪光,科学家称这些闪光在宇宙中离我们更近,光亮比预期的更暗。

“这次的现象告诉我们,宇宙中不远处的短时标伽马射线爆发次数可能比我们预计的多得多。”萨顿说道。

“这可能只是碰撞产生短时标伽马射线爆发及中子星合并的冰山一角。”但对于希望日后揭开更深刻宇宙奥秘的科学家而言,这意味着光明的前景。

两股引力波相撞示意图。(图片来源:希伯来大学YouTube视频截图)

两股引力波相撞示意图。(图片来源:希伯来大学YouTube视频截图)

此次观测是数千名科学家在全球70多个地面和太空观测站多年努力的结果。

此次的观测设备除激光干涉引力波天文台外,还包括位于意大利的处女座(Virgo)引力波探测器以及NASA的哈勃望远镜(Hubble)等许多地面和太空望远镜。研究团队还包括以色列特拉维夫大学学者。

“对于不断努力揭示宇宙和地球奥秘的全球科学家而言,此次发现具有里程碑式意义。”特拉维夫大学的埃胡德·纳克(Ehud Nakar)评价道。他与其研究生奥尔·戈特利布(Ore Gottlieb)一起领导了周一发表在《科学》杂志和《自然》杂志上的理论分析。

“此次发现使得天文学家可以将引力波和光结合,首次创建一个具体的放射模型。天文学由此进入了一个新时代。”戈特利布说道。

此次发现又一次肯定了德国物理学家阿尔伯特·爱因斯坦的成就。爱因斯坦100多年前首次预测到了引力波的存在。

三位激光干涉引力波天文台的先驱科学家巴里·巴利斯(Barry Barish)、基普·索恩(Kip Thorne)和雷纳·维斯(Rainer Weiss)也因观测引力波所做的贡献而于本月被授予诺贝尔物理学奖,他们的研究亦为此次发现打下了基础。

此前科学家已经观测到四次引力波,最早的一次由激光干涉引力波天文台于2015年9月观测到,且前四次均由黑洞合并产生。不同于中子星碰撞,黑洞合并威力更大,但不发出光亮。

第五次和最近一次观测到的引力波则首次由中子星碰撞而产生。

————————

相关阅读:

以色列天文学家捕捉到超新星爆炸迄今最早阶段

以色列学者称银河系运动同时受引力和斥力作用

本文版权归《以色列时报》中文版所有,未经授权不得以任何形式转载或修改后转载部分或全部内容,违者必究。