中子星:上帝的相对论重粒子对撞机
2017-07-25
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随后事态开始变得明朗起来。长伽玛暴较为明亮,也较为常见,它们产生自极大质量恒星所带来的超新星爆发。超新星通常出现在产星区内,那里有许多大质量的恒星,它们的生命周期很短,因此爆发也较为常见。但是短伽玛暴不一样,它被认为是重元素产生的源头。2005年,科学家Derek Fox及其同僚在《自然》杂志上发表了一篇论文,阐述了他们如何利用X射线和射电观察,确定了一次短伽玛暴发生的位置。他们指出,这个产生伽玛暴的区域并非星系中通常发生超新星爆发的区域。因此学界对短伽玛暴的研究已经开始转向,许多人开始支持中子星碰撞假说。这是因为这类爆发持续时间极短,而普通恒星的爆发过程中有大量的原子核需要发生碰撞,还要发生其他一些有意思的现象,因此所需时间远不止2秒。
而中子星的相撞与之相比则相当迅速。中子星的所有质量都被压缩进了一个体积只相当于人类城市规模的球体中(外星城市另当别论)。它们不创造原子,而是一种原子核的物质形态:中子和其他粒子都被压缩进了一个炽热的小球中。假如超新星是氢弹,那么中子星就是上帝的碰碰球或粒子对撞机。它们被压缩起来,并在瞬间释放出来的能量在宇宙间是无与伦比的。
中子星的相撞就象相对论重离子对撞机,原子核对撞的速度将接近光速,相撞的后果是融合和重组,它们所混含的各类原子核会以一种非常有意思的方式重组。短伽玛暴象征的是那些原子核中含有大量中子的重元素的诞生——而中子星有的是中子。宇宙中几乎所有的金,和地球上所有的稀有金属,如铕,都诞生自这些碰撞。
近年来,在对伽玛暴的观测中,又获得了对中子星相撞假说更为有利的证据。虽然仍有一些谜团需要解开,比如这些伽玛暴的产物是如何聚集在一起,成为新恒星或新行星的原材料的。但是可以明确的是,这类大碰撞是重要的宇宙物质锻造过程。