中子星碰撞的余晖微弱却持久,它会如何影响我们的地球?

除了黑洞以外,在已知宇宙中密度最大的星体,便是那些在老年恒心中心形成的中子星,这些星体每平方厘米的密度,就相当于1亿吨以上的重量。若将中子星和水在相同纬度进行对比,那么,水的密度仅占据其密度值的一百万亿分之一。众所周知,当恒星演变到生命的末期,那些质量更大的恒星会导致超新星爆发。而当残余的星核质量达到了太阳质量的1.4倍,那么,它的原子将会被压缩,并进一步成为一颗中子星,并且,中子星并不是一颗恒星演化的最终状态。

与此同时,中子星还可能在这此阶段导致许多具有超强威力的事件发生,并为周围世界的演变带来诸多影响,比如,像中子星合并之类的碰撞事件。或许你有所不知,当中子星发生碰撞,仅仅是事件中产生的那些余晖,便足以超越我们的太阳能量。甚至,正是曾经那些古老的中子星撞击事件,才使得太阳系、乃至地球的地海洋中有了足够地金和铀。那么,对于我们的地球而言,那些距离太近的中子星碰撞事件,将会给这颗星球上的生物带来怎样的影响?

中子星碰撞的余晖微弱却持久

在远离星系NGC4993中心的位置发生了一次超大规模的爆炸事件,在明亮的光线出现的同时,伴随着放射性物质进入太空。而这些在太空中传播长达1.3亿光年左右的引力波,推动了LIGO(激光干涉引力波天文台)中的激光,向我们传递了两颗中子星发生合并的信号。科学家们通过哈勃太空望远镜的“巨眼”,在耗7小时28分32秒之后,捕获了迄今为止中子星碰撞时最深的图像,尽管,在它们发生碰撞的19个月之后,事件中发出的光线才终于到达地球,并且没有任何合并之后的残余物被发现。

研究人员观测了中子星合并事件中产生的微弱却持久、且逐渐褪色的余晖,制作出了具有非常准确的时间序列的图像。这些图像呈现了余晖随着时间递进而发生变化的清晰镜头,并通过最后那张没有余晖的空间中的点,移除早期图像中的所有星光,以获取到详细的演变图片和余晖形状。事实上,两颗合并的中子星会产生一些密度更大的物体,而这些合并产物可能是更加巨大的中子星,又或是我们尚未直接观测到的神秘黑洞,但它们的相同点是都具有超快的旋转速度,从而导致物质会沿着两级而弹射到外部空间。

而那些从碰撞现场远离的材料,则会撞击宇宙空间中的灰尘和其他星际空间里的碎片,该过程中产生的动能会使得星际介质发出光亮。如果此类事件的发生地点,就位于我们的太阳系之中,那么,它所产生的强烈能量足以超越我们的太阳。球状星团往往是大量恒星聚集的理想之地,但中子星、或成对相互围绕的中子星双星则是非常罕见的存在,并且,发生中子星的碰撞的必要条件,并不包含密集的恒星群,至少,科学家们没有在该研究的图像中找到球状星团。现在,我们终于知道此类罕见的粉碎现象,可以在太空的哪些地方产生,并且,对这些碰撞所产生的余晖进行研究,对于更好地理解短伽马射线爆发也具有积极意义。

中子星碰撞为地球填充了金和铀

事实上,元素周期表中的大部分金元素,都是在中子星碰撞这样的灾难性事件中产生,而科学家们首次直接观测到的中子星合并事件的地点,是在和我们相距达到1.3亿光年的远方。

通过对数十亿年前两颗中子星碰撞事件的研究,科学家们了解到:我们太阳系中的一些金矿,便来自于古老的中子星撞击过程。并且,这次古老的中子星合并事件,为太阳提供的重元素达到了十一亿(亿吨)左右,其中就包括了我们地球海洋中的一些金和铀。如果这样的合并事件发生在当下,那么它所产生的亮度将足以与我们天空中的新月相匹敌,而白天里的它甚至可以并我们的太阳更加明亮,且足以持续一周左右的时间。

与此同时,科学家们还分析了古代陨石的已有数据,它们都起源于大约46亿年前的太阳系早期。目的是为了探寻陨石中是否有放射性同位素的残留痕迹,以确认它们是否会和中子星碰撞事件之间存在关联。虽然,中子星合并发生碰撞时所产生的放射性同位素,可存在的时间相对较短,我们已无法再太阳系中找到。但确可以根据这些同位素的衰变规律,以及它和时间推移之间的关系,推断出这些同位素之后所产生的副产物。然后,通过对这些副产物的丰度得出其诞生的时间,从而获取其母同位素在太阳系中出现的时间点,并通过计算机模型将这些同位素种植在可能发生中子星碰撞的地方。

从研究结果来看,位于我们太阳系中的很大一部分重元素,可能比我们太阳系诞生的时间还要早。它们都源自于星系诞生前的大约8000万年所发生的中子星碰撞过程,而合并事件的发生地与之后形成太阳系的尘埃云相距1000光年左右。简而言之,正是这样一次中子星碰撞事件,对我们早期太阳系中发现的大多数重元素都带来了巨大影响。虽然,还有一些其他事件可以导致那些比铁更重的元素产生,比如我们所熟知的超新星爆炸。但是,在此类情况下所产生的这些元素,与我们在古代陨石中发现的元素模式是全然不同的。科学家们迫切地想知道,在过去的银河系中,此类中子星合并引发的碰撞事件的发生频率,以揭示更多和银河系演化有关的重要信息。

附近的中子星碰撞与地球有何关联

中子星之间的暴力合并事件,甚至可释放数亿倍太阳的能量,可扰乱当时时空结构的它,足以震动整个宇宙。而该过程中所产生的引力波,也会对我们的地球进行冲刷,同时,该事件中还会发射出大量的电磁辐射。如果,这样的碰撞事件发生在我们的银河系、或者与我们邻近的恒星系统,那么它将会对地球带来怎样的影响,而存在于地球的我们又是否可以完好无损?事实上,尽管中子星合并所产生的能量可以震动宇宙,但这样的震动主要表现在微观尺度之上。因此,即使是附近有两个黑洞发生合并,过程中所产生的引力波也可能不会引起我们任何人的注意,对于这一切的洞察都离不开专业的仪器来进行观测。

相对而言,当我们的银河系发生中子星合并事件会相对更明显,因为我们可能会在此刻的天空中看到一个明亮的闪光点,就像一颗明亮的星星一般悬挂于我们的头顶。然而,我们看到的也并不是爆炸事件本身,而是该事件中遗留下的一些东西,并且只是其实际光度中的极小一部分。虽然,当超新星和我们的地球相距低于50光年的时候,便有可能导致更多的高能宇宙辐射奔向我们的星球,从而对星球上的所有生物造成危险。但是,这样罕见的宇宙现象需要大约10000年左右才会发生一次,并且,从我们目前已知的银河系二元中子星距离来看,它们要发生合并至少还需要数百万到数十亿年的时间。