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這一撞 助解黃金來源之謎

兩枚中子星合併所釋放的光與重力波,解開黃金如何形成等宇宙之謎。(美聯社)

兩枚中子星合併所釋放的光與重力波,解開黃金如何形成等宇宙之謎。(美聯社)

2017/10/18 06:00

「宇宙最壯觀的煙火秀」

〔編譯魏國金/綜合報導〕本月因三名創辦者贏得諾貝爾物理學獎而聲名大噪的美國雷射干涉重力波天文台(LIGO)八月中旬監測到兩枚中子星互撞合併所釋放的光與重力波,這項被LIGO天文台執行長萊茲(David Reitze)稱為「宇宙最壯觀的煙火秀」的天文奇景也被全球七十座天文望遠鏡觀測到,成為首次被「目擊到」相關放光與重力波的宇宙事件。科學家說,該事件解開了包括黃金如何形成等宇宙之謎。

這起出現在長蛇座NGC4993星系的爆炸,約在一億三千萬年前發生,當時恐龍還漫步在地球上,由於距離非常遙遠,因此爆炸的亮光與重力波歷經一.三億光年才抵達地球,一光年約九.四六兆公里。LIGO監測到的這場天文秀長達一百秒,兩枚中子星相距約三百二十多公里,彼此以每秒三十次的速度環繞對方,當它們向內加速急旋時,每秒產生兩千個軌道。

中子星質量 比太陽重十%至二十%

這兩枚中子星的質量約比太陽重十%至二十%,但直徑不超過三十公里。它們是巨大超新星爆炸後的殘餘核心,由於爆炸過程中,星體原子中的質子與電子結合,形成全是中子之物,因此稱為中子星。該殘餘密度相當高,一茶匙可重達十億公噸。如此高密度的兩枚中子星撞擊,其規模比超新星的爆炸威力還大上一千倍,因此稱為「千倍新星」(kilonova)。

位於路易斯安那州的LIGO主要是監測天體劇烈活動引發的重力波,之前它四度感應到黑洞撞擊產生的重力波,而黑洞不會讓光穿透,因此一無所見。這次是它首度監測到兩枚中子星撞擊釋放的重力波。英國貝爾發斯特女王大學的研究員瑪奎爾(Kate Maguire)分析該撞擊發出的光,指出中子星在合併時,以高速將黃金、白金、鈾等化學重元素射入太空,她說,該發現解決了「週期表中比鐵還重的元素來源之謎」。加州大學的天文物理學家佛利(Ryan Foley)說:「現在我們知道婚戒上的金子是來自中子星的合併。」

該撞擊也產生宇宙中最致命的「短伽瑪射線暴」(short GRBs),該射線可摧毀任何星球上的生命。結合重力波與天文望遠鏡蒐集的資料,研究人員也利用新技術測量宇宙的膨脹率。美國雪城大學物理教授布朗(Duncan Brown)說:「你希望解答的大哉問獲得解謎,這是我們夢想的觀察!」他是參與這起天文研究的四千多名科學家之一。

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