这是艺术家对两颗中子星碰撞的印象。两颗致密恒星残骸之间的碰撞释放出1000颗标准新星爆炸的能量。在碰撞的余波中，喷灯喷射出的辐射几乎以光速喷射出来。射流沿着受强磁场限制的窄束定向。咆哮的喷流冲向周围星际介质中的物质并将其卷走。图片来源:Elizabeth Wheatley (STScI)
每秒超过2.99亿米——这是一种从恒星撞击中喷射出来的超高速射流。
中子星是大质量恒星爆炸后残存下来的“*压实”核心。尽管它们比我们的太阳还重，但也能装下整个纽约市。在这种难以想象的密度下，一茶匙的表面物质在地球上至少有40亿吨重。
如果这还不能让你神魂颠倒，那就想象一下，当这两个密集的炮弹迎面相撞。它们通过一种叫做引力的现象搅动着时间和空间的结构这种波可以通过地球上的探测器测量到。
该爆炸事件被命名为GW170817，于2017年8月被观测到。爆炸释放的能量与超新星爆炸相当。这是第一次联合探测引力中子星合并产生的Nal波和伽马辐射。
在撞击的后果中，一束喷灯式的辐射以接近光速的速度喷射出来，撞击到这对被摧毁的情侣周围的物质上。就在碰撞发生两天后，哈勃就在爆炸现场。阿斯特罗科学家们用哈勃望远镜来测量被喷射物撞击的物质团的运动。当喷气式飞机从爆炸地点飞驰而去时，那团东西向外移动，就像一片叶子被花园软管喷出的水流所吸引。
从哈勃望远镜和射电望远镜采集到的难以置信的精度，用来测量斑点的轨迹，相当于从地球上测量一个12英寸的披萨放在月球上的直径。这是一个重要的分水岭对中子星碰撞的研究在宇宙中不断响起。
两颗中子星——大质量恒星爆炸后幸存下来的核心——相撞，在时间和空间的结构中产生了涟漪，这种现象被称为引力波。随后，一股喷灯式的辐射以接近光速的速度喷射出来，撞击到这对被摧毁的情侣周围的物质上。天文学家使用哈勃望远镜来测量射流撞击的物质团的运动。图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心;首席制作人:Paul Morris
天文学家使用美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜进行了一次独特的测量，结果表明两颗中子星之间的巨大碰撞以超过99.97%光速的速度向太空喷射了一股射流。
这次爆炸事件被称为GW170817，发生在2017年8月。爆炸产生的能量堪比超新星爆炸。这是首次从双中子星合并中同时探测到引力波和伽马射线。
这是研究这些非凡碰撞的一个重要转折点。除了发现引力波之外，世界各地和太空中的70个天文台还在一大片电磁波谱中看到了这次合并的后果。这标志着时域和多信使天体物理学领域的一个重要发展，该领域利用包括引力波和光在内的许多“信使”来分析宇宙随时间的发展。
仅仅两天后，科学家们迅速将哈勃对准了爆炸的位置。中子星坍缩成一个黑洞，黑洞的强大引力开始吸引物质向它靠拢。这种物质快速旋转，产生从两极向外移动的喷流。轰鸣的喷气式飞机撞上了爆炸碎片不断扩大的外壳，并把碎片卷了起来。这包括一个物质团，从其中喷射出来。
尽管这一事件发生在2017年，但科学家们花了几年时间才弄清楚如何分析哈勃望远镜的数据以及其他望远镜的数据，绘制出这幅完整的画面。
哈勃望远镜的观测结果与美国国家科学基金会(National Science Foundation)的多个射电望远镜的观测结果相结合，它们共同工作，进行超长基线干涉测量(VLBI)。无线电数据分别是在爆炸发生后的75天和230天拍摄的。
“哈勃能给我们提供如此精确的测量，我很惊讶，它能与遍布全球的强大的无线电VLBI望远镜所达到的精度相媲美，”加利福尼亚州帕萨迪纳市加州理工学院的库纳尔·p·穆利(Kunal P. Mooley)说。他是最近发表在《自然》(Nature)杂志上的一篇论文的主要作者。
作者们将哈勃望远镜的数据与欧洲航天局(欧洲航天局)盖亚卫星的数据以及VLBI一起使用，以达到极高的精度。马里兰州巴尔的摩市太空望远镜科学研究所的杰伊·安德森说:“我们花了几个月的时间仔细分析数据，才做出了这一测量。”
通过结合不同的观察结果，他们能够确定爆炸地点。哈勃望远镜的测量结果显示，喷射物的运动速度是光速的7倍。无线电观测结果显示，喷射物后来减速到比光速快四倍的速度。
在现实中，没有任何东西能超过光速，所以这种“超光速”运动只是一种错觉。因为喷流以接近光速的速度接近地球，它在较晚时间发出的光距离较短。本质上，喷流是在追逐自己的光。事实上，在喷流发出光之间的间隔时间比观察者认为的要长。这导致物体的速度被高估——在这种情况下似乎超过了光速。
加州大学伯克利分校的卢文斌说:“我们的研究结果表明，这架喷气式飞机发射时的速度至少是光速的99.97%。”
哈勃望远镜的测量结果，结合2018年公布的VLBI测量结果，极大地加强了长期以来人们对中子星合并和短时间伽马射线爆发之间联系的假设。这种连接需要一个快速移动的射流出现，现在已经在GW170817中测量到了。
这项工作为更精确地研究由LIGO、Virgo和KAGRA引力波天文台探测到的中子星合并铺平了道路。在未来的几年里，有了足够大的样本，相对论喷流观测可能会提供测量宇宙膨胀率的另一种途径，与哈勃常数有关。
目前，哈勃常数对早期宇宙和邻近宇宙的估计值之间存在差异——这是当今天体物理学中最大的谜团之一。这些不同的数值是基于哈勃和其他天文台对Ia型超新星的极其精确的测量，以及欧洲航天局的普朗克卫星对宇宙微波背景的测量。更多关于相对论喷流的观点可以为试图解决这个难题的天文学家提供更多的信息。
参考文献:“GW170817中子星合并中的光学超光速运动测量”，Kunal P. Mooley, Jay Anderson和Wenbin Lu, 2022年10月12日，《自然》。DOI: 10.1038 / s41586 - 022 - 05145 - 7
哈勃太空望远镜是美国宇航局和欧洲航天局之间国际合作的一个项目。位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心负责管理这台望远镜。位于马里兰州巴尔的摩市的太空望远镜科学研究所(STScI)负责哈勃望远镜的科学操作。STScI是由位于华盛顿特区的大学天文学研究协会为NASA运营的
