中子星如何碰撞？揭示恒星产生新元素的空前细节！学术资讯

来源：天文物理

阿尔伯塔大学的一位天体物理学家创建了一个三维计算机模型，描绘了两颗中子星碰撞后的空前细节，为更好地理解宇宙中的一些基本元素是如何在宇宙碰撞中形成的提供了依据。罗德里戈·费尔南德斯说（他与美国国家能源研究科学计算中心(National Energy research Scientific Computing Center)一个使用超级计算机的国际研究小组一起工作）：碰撞产生了包括金和铅在内的重元素，数据来自科学家在2017年8月探测到的碰撞——这是首次观测到此类碰撞。

博科园-科学科普：还首次看到两颗中子星相撞产生的伽马射线，包括帮助研究人员计算中子星的质量，甚至确认宇宙正在以多快的速度膨胀。中子星是最小、密度最大的恒星，在一个城市大小的区域内，它的质量比太阳还大。当其中两个碰撞时，它们会在一道闪光中与基洛诺娃碎片融合，因为物质会向外爆炸。

到目前为止，计算机对碰撞的模拟还不够复杂，无法解释所有这些物质最终的去向。例如，新的三维模型显示，吸积盘（围绕合并恒星运行的残余碎片的集合）比以前的二维模型喷射出两倍的物质，而且速度更快。

关于两颗中子星碰撞的构想图，一名研究人员创造了一个三维计算机模拟，让科学家们更清楚地了解碰撞后的情况。图片：Robin Dienel, Carnegie Institution for Science

费尔南德斯说：虽然我们的研究结果并不能完全调和所有的差异，但它们使数据更加接近。费尔南德兹和团队通过对碰撞的后果进行如此详细的建模，还能够解释物质从碰撞中喷射出来的另一种方式：在一架天体物理射流上，当恒星碰撞时，一束由粒子和辐射组成的窄羽状物以接近光速喷射出来，该射流也被认为是伽马射线爆发的源头。原本预计会发现喷射流，但这是我们第一次能够对其进行足够详细的建模，从而看到这种效应的出现。

两个相互碰撞的中子星模型横截面显示了中央黑洞周围红色的吸积盘，天体物理射流是黑洞上方和下方的蓝色漏斗。图片：Rodrigo Fernández

用3d技术模拟这一事件并非易事，虽然中子星碰撞只发生在几毫秒内，但吸积盘可以持续数秒。它的形成还涉及复杂的物理过程和许多物理过程同时发生，这使得计算机很难模拟。在起作用的过程中，主要的罪魁祸首实际上是作用在物质上的磁场，我们知道描述这一过程的方程，但能正确描述它们的唯一方法是用3d。所以，你不仅要运行模拟很长时间，还需要在三维空间中建模，这在计算上是非常昂贵的。从科学的角度来看，模拟的技术方面令人印象深刻，因为相互作用非常复杂。其研究研究发表在《皇家天文学会月报》上。

博科园-科学科普｜Andrew Lyle, University of Alberta

参考期刊文献:《皇家天文学会月报》

来源：tianwenwuli 天文物理

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