研究团队首次同时模拟了千新星爆炸的不同特征
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两颗合并中子星喷射物的数值模拟.红色是指中子含量高的喷射材料，通常比含有较高质子比例的蓝色材料更红。图片来源：I. Markin（波茨坦大学）中子星是大质量恒星的最终产物，将大部分原始恒星质量聚集在直径仅为十公里左右的超致密恒星中。2017年8月17日，研究人员首次观测到两颗轨道中子星爆炸性合并的多种特征：引力波和巨大的辐射爆发，包括伽马射线暴。
马克斯·普朗克引力物理研究所和波茨坦大学组成的团队使用一种新的软件工具，同时解释了来自千新星的各种类型的天体物理数据。
此外，还可以使用来自其他中子星的无线电和X射线观测数据，核物理计算，甚至来自地球加速器上的重离子碰撞实验的数据。到目前为止，已经分别分析了各种数据源，并且在某些情况下使用不同的物理模型来解释数据。
“通过连贯和同时分析数据，我们得到了更精确的结果，”乌得勒支大学的科学家Peter T. H. Pang说。
“我们的新方法将有助于分析极端密度下物质的性质。它还将使我们能够更好地了解宇宙的膨胀以及中子星合并过程中重元素的形成程度，“波茨坦大学教授、马克斯普朗克引力物理研究所马克斯普朗克研究员小组负责人蒂姆·迪特里希解释说。
不同信息渠道对EOS的限制概述。我们展示了一组可能的EOS（蓝线），这些EOSs（蓝线）通过使用手性EFT相互作用的量子蒙特卡罗计算被限制在1.5nsat，并使用声速模型扩展到更高的密度。然后，可以使用不同的天体物理信使来约束EOS的不同区域，这些信使用矩形表示：来自NS合并螺旋的GW，来自无线电和X射线脉冲星的数据，以及与NS合并相关的EM信号。请注意，边界并不严格，而是取决于所研究系统的 EOS 和属性。图片来源：Nature Communications （2023）。DOI： 10.1038/s41467-023-43932-6宇宙实验室中的极端条件
中子星是在超新星爆炸中大质量恒星生命结束时形成的超高密度天体物理物体。像其他致密天体一样，一些中子星在双星系统中相互绕行。它们通过不断发射引力波（时空结构中的微小涟漪）而失去能量，并最终发生碰撞。
这种合并使研究人员能够在宇宙中最极端的条件下研究物理原理。例如，这些高能碰撞的条件导致金等重元素的形成。事实上，合并的中子星是研究物质特性的独特对象，其密度远远超过原子核中的密度。
该新方法被应用于迄今为止第一个也是唯一一个对双中子星合并的多信使观测。在2017年8月17日发现的这一事件中，恒星围绕彼此的最后几千个轨道已经扭曲了时空，足以产生引力波，这些引力波被地面引力波天文台Advanced LIGO和Advanced Virgo探测到。当两颗恒星合并时，新形成的重元素被喷射出来。
其中一些元素具有放射性衰变，导致温度升高。在这种热辐射的触发下，在碰撞后长达两周内检测到光学、红外和紫外线信号。同样由中子星合并引起的伽马射线暴喷射出额外的物质。中子星物质与周围介质的反应产生了X射线和无线电发射，可以在几天到几年的时间尺度上进行监测。
为将来的检测提供更准确的结果
引力波探测器目前正处于第四次观测阶段。下一次中子星合并的探测可能随时到来，研究人员正热切地等待使用他们开发的工具。
该研究成果发表在《自然通讯》杂志上。
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