天文学家可能已经探测到一种被称为千新星的强大爆炸产生的“音爆”。这次被称为GW170817的事件是两颗中子星合并的结果，是第一个从地球探测到引力波和电磁辐射(或光)的物体。美国宇航局的钱德拉x射线天文台(由宾夕法尼亚州立大学的研究人员合作分析)对这种光的持续探测揭示了这一宇宙现象。
宾州州立大学物理学、天文学和天体物理学助理教授、该合作项目成员戴维·拉迪斯(David Radice)说:“在首次探测到中子星并合事件近四年后，钱德拉一直在继续探测这一事件产生的电磁辐射。”“这些观察结果提供了关于最初碰撞后发生的事情的重要信息，比如两个合并的物体可能会在何时以及如何形成黑洞。”
当两个中子星——宇宙中密度最大的物体——合并时，就会发生千新星。2017年8月17日，天文学家利用美国的先进激光干涉仪引力波天文台(LIGO)和意大利的处女座探测器发现了这种合并产生的引力波，与伽马射线爆发相吻合。从那时起，天文学家就开始使用世界各地和太空中的望远镜，包括NASA的钱德拉x射线天文台，来研究GW170817的电磁频谱，其中包括x射线。
西北大学的Aprajita Hajela领导了GW170817的新研究，他说:“在研究中子星合并后的后果方面，我们已经进入了一个未知的领域。”
天文学家认为，中子星合并后，碎片产生可见光和红外光谱的光，这些光来自于合并后碎片中形成的铂和金等放射性元素的衰变。这束光被称为千新星。GW170817在引力波发射数小时后，观测到可见光和红外发射。
中子星并合在x射线中看起来非常不同。在LIGO首次探测到它的消息公布后，科学家们立即要求钱德拉从目前的目标迅速转向GW170817。一开始，他们没有看到任何来自源的x射线，但在2017年8月26日，钱德拉再次观察，发现了一个x射线点源。
这种没有探测到x射线的现象很快就被探测到，这为中子星合并产生的窄束高能粒子射流提供了证据。射流是“离轴”的，也就是说，不是直接指向地球。研究人员认为，钱德拉最初是从它的一侧观察狭窄的喷流，因此在探测到引力波后没有立即看到x射线。
然而，随着时间的推移，射流中的物质在与周围物质相撞时减速并变宽。这导致了射流的锥形开始扩大到钱德拉的直接视线，x射线发射被检测到。
自2018年初以来，随着喷气机进一步减速和扩张，由喷气机引起的x射线辐射一直在稳步减弱。研究团队随后注意到，从2020年3月到2020年底，下降停止，x射线发射的亮度几乎保持不变。这是一个重要的迹象。
“x射线停止快速衰减的事实是我们迄今为止最有力的证据，证明在这个源的x射线中发现了除了射流之外的东西，”加州大学伯克利分校的拉斐尔·玛古蒂(Raffaella Margutti)说。“似乎需要一种完全不同的x射线源来解释我们所看到的现象。”
对这种新的x射线来源的一种主要解释是，合并产生的不断扩大的碎片产生了一种冲击，就像超音速飞机发出的音爆。被激波加热的物质所产生的辐射称为千余辉。另一种解释是，x射线来自于中子星合并后形成的黑洞下落的物质。GW170817可能是这两种解释的第一个观测结果。
“对GW170817的进一步研究可能会产生深远的影响，”同样来自西北大学的合著者凯特·亚历山大说。“探测到千新星余辉意味着合并并没有立即产生黑洞。或者，这个物体可能会给天文学家提供一个机会，研究物质是如何在诞生几年后坠入黑洞的。”
为了区分这两种解释，天文学家将继续用x射线和无线电波监测GW170817。如果这是千新星的余辉，无线电发射预计会随着时间的推移变得更亮，并在未来几个月或几年里再次被检测到。如果这一解释涉及到物质落入新形成的黑洞，那么x射线输出应该保持稳定或迅速下降，随着时间的推移，不会检测到无线电发射。钱德拉望远镜从2021年12月开始对GW170817进行了新的观测，该团队目前正在分析该观测结果，这可能有助于解决这个问题。
“这一观察结果也为进一步的研究铺平了道路，”合著者、宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学助理教授阿什利·维拉尔说。“当LIGO开始它的第四次观测运行时，我们希望发现更多千新星，并真正探索这些事件的多样性，包括余辉中的质量和能量特征如何不同，以及射流结构等非热成分可能如何变化。这个数据集的丰富性对于阐明驱动这种多样性的物理是至关重要的。”
一篇描述这些结果的论文发表在最新一期的《天体物理学杂志通讯》上。
美国宇航局的马歇尔太空飞行中心负责管理钱德拉项目。史密森天体物理天文台的钱德拉x射线中心控制着马萨诸塞州剑桥的科学操作和马萨诸塞州伯灵顿的飞行操作。
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