中子星：宇宙中黄金和白金的钥匙！

中子星：宇宙中黄金和白金的钥匙！

2025年6月3日，波茨坦大学理论天体物理学教授蒂姆·迪特里希表达了乘坐航天器访问中子星的愿望。这些极其致密、致密的天体是在大质量恒星的超新星爆炸中形成的，短暂地发出与整个星系一样明亮的光芒。它们的密度令人惊叹：来自中子星的一茶匙物质的重量可达十亿吨。这些迷人的天体大部分位于双星系统中。它们会失去能量，直到最终碰撞，释放出难以置信的能量。第一次观测到的中子星碰撞发生在2017年8月17日，当时检测到了引力波和光信号，标志着现代天文学的一个里程碑。这就是 GW170817 事件，它发生在我们银河系之外，并检测到了 NGC 4993 星系中中子星碰撞产生的光信号。

在此类碰撞过程中，会产生新元素，包括金和铂等重元素。这些过程既复杂又令人着迷；它们的目标是产生伽马射线，就像在碰撞过程中观察到的那样。在 2017 年的碰撞中，天文探测器（例如位于华盛顿州汉福德和路易斯安那州利文斯顿的 LIGO 探测器）探测到了大量的引力波。这些是在大约 100 秒的时间内记录的。 Virgo 探测器对测量进行了补充，使得信号的定位更加精确。仅仅 1.7 秒后，费米卫星上的伽马射线暴监测器 (GBM) 卫星就检测到了伴随的伽马射线爆发。

有关中子星碰撞的发现和理论

GW170817的发现标志着多信使天文学的开始。这种新颖的方法结合了不同的信号，以更好地了解宇宙。引力波和光信号的同时测量为爱因斯坦相对论提供了重要证据。引力波和伽马射线偶然同时发生的概率为两亿分之一。该事件证实了中子星合并是重元素（尤其是 r 过程元素）的主要来源的理论。

然而，引力波的发现只是冰山一角。马克斯·普朗克引力物理研究所的研究表明，中子星合并时磁场产生的机制可以通过计算机模拟来解释。这些模拟表明，直径仅约20公里的中子星能够产生强磁场。这些磁流体动力学过程表明，有两种机制有助于增强磁场：开尔文-亥姆霍兹不稳定性和磁旋转不稳定性，它们的作用就像发电机一样。

合并后约 60 毫秒，一股射流被喷射穿过所形成的磁星的两极，磁星负责产生千新星辐射。这些令人印象深刻的现象表明，中子星碰撞不仅产生壮观的引力波和光信号，而且还产生各种元素和磁场——所有这些方面都继续让天体物理学着迷，并为发现提供新的空间。

对于未来来说，乘坐宇宙飞船前往其他星系进行此类活动的想法仍然不仅仅是一个梦想。曲速驱动的概念基于广义相对论的物理公式，理论上可以实现比光速更快的速度。但在我们能够进行这样的旅程之前，中子星之间的碰撞仍然是天文学中一个令人着迷且复杂的话题。