球形爆炸插圖。Credit: Albert Sneppen
（神秘的地球uux.cn）據美國物理學家組織網（by University of Copenhagen）：當中子星碰撞時，它們會產生一種爆炸，這種爆炸的形狀就像一個完美的球體，這與之前人們的看法相反。盡管這是如何可能的仍然是一個謎，但這一發現可能為基礎物理學和測量宇宙年齡提供一把新的鑰匙。這一發現是由哥本哈根大學的天體物理學家發現的，並剛剛發表在《自然》雜誌上。
基洛諾瓦——兩顆中子星相互環繞並最終碰撞時發生的巨大爆炸——是創造宇宙中偉大和渺小事物的原因，從黑洞到你手指上金戒指中的原子和我們身體中的碘。它們產生了宇宙中最極端的物理條件，正是在這些極端條件下，宇宙創造了元素周期表中最重的元素，如金、鉑和鈾。
但是對於這種暴力現象，我們還有很多不了解的地方。當2017年在1.4億光年外探測到一顆基洛諾瓦時，這是科學家第一次能夠收集詳細的數據。世界各地的科學家仍在解釋這次巨大爆炸的數據，包括哥本哈根大學的阿爾伯特·斯奈彭和達拉赫·沃森，他們有了驚人的發現。
他們對2017年基洛諾瓦AT2017gfo的數據進行了分析。這些數據是歐洲南方天文台甚大望遠鏡上的X-shooter攝譜儀發出的紫外線、光學和紅外光，結合了以前對引力波、無線電波和哈勃太空望遠鏡數據的分析。
“你有兩顆超級致密的恒星，它們在坍縮前每秒鍾繞對方運行100次。尼爾斯·波爾研究所的博士生、發表在《自然》雜誌上的這項研究的第一作者艾伯特·斯內彭說:“我們的直覺和所有以前的模型都表明，碰撞產生的爆炸雲必須具有扁平而不對稱的形狀。”
這就是為什麽他和他的研究同事驚訝地發現，2017年的基洛諾瓦完全不是這種情況。它完全對稱，形狀接近完美的球體。
“誰也沒想到爆炸會是這個樣子。它是球形的，像一個球，這沒有任何意義。但是我們的計算清楚地表明了這一點。這可能意味著我們在過去25年中一直在考慮的基洛諾瓦的理論和模擬缺乏重要的物理學，”尼爾斯·波爾研究所副教授、該研究的第二作者達拉赫·沃森說。
球形是一個謎
但是基洛諾瓦是如何成為球形的是一個真正的謎。據研究人員稱，一定有意想不到的物理現象在起作用:
“使爆炸呈球形的最有可能的方法是，從爆炸的中心爆發出巨大的能量，使原本不對稱的形狀變得平滑。因此，球形告訴我們，在碰撞的核心可能有大量的能量，這是無法預見的，”艾伯特·斯奈朋說。
當中子星碰撞時，它們短暫地結合成一顆超大質量中子星，然後坍縮成一個黑洞。研究人員推測是否在這種坍塌中隱藏了很大一部分秘密:
“也許一種‘磁彈’是在恒星坍縮成黑洞時，超大質量中子星巨大磁場釋放能量的瞬間產生的。磁能的釋放會使爆炸中的物質分布得更呈球形。在這種情況下，黑洞的誕生可能會非常活躍，”達拉赫·沃森說。
然而，這一理論並沒有解釋研究人員發現的另一個方麵。根據以前的模型，雖然產生的所有元素都比鐵重，但極重的元素，如金或鈾，應該在基洛諾瓦的不同位置產生，而不是鍶或氪等較輕的元素，它們應該從不同的方向排出。另一方麵，研究人員隻檢測到較輕的元素，它們在空間中均勻分布。
基洛諾瓦的藝術插圖。Credit: Robin Dienel/Carnegie Institution for Science
因此，他們認為神秘的基本粒子，中微子，對這一現象也起著關鍵作用，關於中微子的知識還不太清楚。
“另一種想法是，在超大質量中子星存在的幾毫秒內，它發出非常強大的輻射，可能包括大量的中微子。中微子可以導致中子轉化為質子和電子，從而產生更多更輕的元素。這種想法也有缺點，但我們相信中微子發揮了比我們想象的更重要的作用，”艾伯特·斯奈彭說。
一個新的宇宙統治者
爆炸的形狀也很有趣，原因完全不同:
“在天體物理學家中，有很多關於宇宙膨脹速度的討論。速度告訴我們，除了別的以外，宇宙有多老。現有的兩種測量方法相差十億年。在這裏，我們可能有第三種方法，可以補充其他測量方法，並根據其他測量方法進行測試。
所謂的“宇宙距離階梯”是今天用來測量宇宙增長速度的方法。這可以簡單地通過計算宇宙中不同物體之間的距離來實現，這些物體就像梯子上的橫檔。
“如果它們是明亮的，並且大部分是球形的，如果我們知道它們有多遠，我們可以使用基洛諾瓦作為一種獨立測量距離的新方法——一種新的宇宙尺子，”達拉赫·沃森說，並繼續說道:
“知道形狀是什麽，在這裏是至關重要的，因為如果你有一個不是球形的物體，它會發出不同的光，這取決於你的視角。球形爆炸提供了更高的測量精度。”
他強調，這需要來自更多基洛諾瓦的數據。他們預計LIGO天文台將在未來幾年探測到更多的基洛諾瓦。
關於基洛諾瓦
中子星是極其致密的恒星，主要由中子組成。它們通常隻有20公裏寬，但重量卻是太陽的1 . 5到2倍。一茶匙中子星物質的重量相當於珠穆朗瑪峰。當兩顆中子星碰撞時，會出現一顆新星的現象。這是合並產生的巨大爆炸的名字。它是一個放射性火球，以巨大的速度膨脹，主要由合並及其後果中形成的重元素組成，包括較輕和非常重的元素，它們被噴射到太空中。
這種現象在1974年被預測到，並在2013年首次被清晰地觀察和識別。2017年，當探測器LIGO(在美國)和處女座(在歐洲)成功測量到2017gfo基洛諾娃的引力波時，首次獲得了基洛諾娃的詳細數據，它位於1.4億光年遠的星係中。
