來自千新星的超光速噴流

兩個中子星併合發生劇烈爆炸的藝術想像畫（來源：NASA）

兩顆中子星的激烈碰撞可能會形成黑洞或「超大質量的」中子星，不管何種情況，都會有一些富含中子的恆星碎片在黑洞或中子星外圍形成一個外殼，猶如蠶繭一般。與此同時，由於中子星具有超強磁場，會讓物質呈螺旋狀飛到殘留天體的磁極，產生強大的帶電粒子流，以接近光速的極高速度噴射到太空。這種現象被稱為相對論性噴射（relativistic jet）。當噴流撞擊到「星繭」時會發出光亮，這正是天文學家所稱的餘輝，然而目前尚不清楚噴流是否能夠穿破「星繭」。

美國VLBA網路（來源：NRAO/AUI）

GW170817引力波事件過去一年了，不過許多天文學家依然在繼續追蹤那場風暴的印記，其中就包括加州理工大學庫納爾·莫利（Kunal Mooley）率領的一個團隊。他們將美國的甚長基線陣列（Very Long Baseline Array）加上新墨西哥州的甚大陣（Very Large Array）、西弗吉尼亞州綠岸射電觀測站（Green Bank Observatory）組建了高靈敏的射電望遠鏡陣列。雖然那次引力波事件後，各個波段的信號都被捕捉到了，比如伽馬射線、X射線、可見光等都在極短的時間內達到了峰值，然而射電波段的信號出現得比較晚，而峰值直到150天後才悄然而至。

GW170817事件後射電信號對應位置圖（來源：K. P. Mooley et al. Superluminal motion of a relativistic jet in the neutron-star merger GW170817）

天文學家根據觀測數據推測，在併合後60天之前，我們收到的射電信號都來自於星繭，然而在這之後，射電信號強度開始出現變化，並在併合後約150天射電餘輝達到峰值，這時候的射電信號極有可能來自噴流而非星繭。這是一個強有力的觀測證據，證明雙中子星併合會產生噴流，而且噴流確確實實以極高的速度擊穿了包裹在新生黑洞或中子星外的「星繭」——觀測表明，在75天至230天中達到了光速的4倍！

併合後的大質量中子星或黑洞的噴流衝擊星繭，最終衝破星繭發射到更遠的太空中，在155天時間裡跨越了2光年，如果直接計算會發現這個速度超過光速的4倍。而這一切是由於和地球相對位置所造成的，實際速度應該是光速的97%。（來源：D. Berry, O. Gottlieb, K. Mooley, G. Hallinan, NRAO/AUI/NSF）

當然，眾所周知，宇宙中任何物體的運動速度都不會超過光速，本例中的情況亦是如此。看上去超光速的現象事實上只是噴流的寬度與我們的相對角度引起的視覺錯覺。經過計算，這種超光速現象意味著噴流的張角非常小，只有5°寬，並且十分接近光速。噴流是從中子星慢慢向外擴散的，如果直直地對著地球，應該會很快被發現，既然延遲了那麼久，說明噴流的方向與地軸存在一定的夾角，夾角越大，延遲時間越久。由此判斷餘輝與噴流呈大約20°。研究人員同時也表示我們的運氣非常好，必須在一個恰到好處的組合下才能被我們看到，如果那個夾角是30°而不是20°，恐怕我們就會錯過它了。他們估計，每1000個短伽馬射線暴（短爆）中有一個存在這種高光度、窄角度的相對論性噴流。放之整個宇宙，整個數量可不算少，不過研究人員認為應該也是合理的。

中子星高速噴流機構結構和位置示意圖。噴流的角半徑≤5°，與觀測者之間的夾角約14°-28°。（來源：K. P. Mooley et al. Superluminal motion of a relativistic jet in the neutron-star merger GW170817）

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