中子星合併重力波事件後 1 年，科學家發現「超光速」噴流
2018 年 09 月 06 日
還記得去年那起風光轟動的 GW170817 中子星併合重力波事件嗎？最新研究發現，中子星合併後產生一股物質噴流，速度「看上去」達到光速 4 倍。當然，這只是因為噴流角度非常窄又幾乎直對地球，形成我們在光學效應中的「視覺錯覺」，宇宙沒有任何速度可以超越光速。
2017 年 8 月 17 日，雷射干涉引力波天文台（ LIGO ）與歐洲先進處女座干涉儀（ Virgo ）合作，第一次偵測到由中子星併合所引發的重力波，地點位於距離地球 1.3 億光年的 NGC 4993 星系中，事件編號 GW170817 ，正式揭開重力波天文學領域。
兩顆中子星合併時引起名為千級星（ kilonova ）的爆炸，可能就地形成黑洞，而爆炸四散的殘餘碎片被黑洞重新吸回變成螺旋狀吸積盤，接著一對束狀噴流各自從盤面上、下方往外射出。
但根據研究作者之一、加州理工學院天文學家 Kunal Mooley 團隊去年最新提出的蟲繭模型，噴流實際上沒有穿透千級星爆炸後形成的「繭」，才會因此導致天文學家後來偵測到的無線電訊號反常增強，並解釋為何 X 射線和無線電波訊號延遲 16 天出現，直到爆炸後 150 天才達到最大亮度。一般來說，這些訊號在爆炸後 1~2 週後就會變明顯。
但這些噴流真的直到最後都衝不破繭嗎？最新研究便在探討這個問題。
Mansi Kasliwal 及澳洲斯威本理工大學天體物理學家 Adam Deller 等研究人員，利用特長基線陣列（ Very Long Baseline Array ， VLBA ）、甚大天線陣（ Very Large Array ， VLA ）和綠堤望遠鏡（ Green Bank Telescope ， GBT ），分別於中子星合併後 75 天及 230 天觀察該處，發現 GW170817 周圍的無線電發射區域竟以不可思議的速度移動了，研究人員測得運動速度約達光速 4 倍。
▲ 中子星合併後的場景想像圖。（ Source ：斯威本理工大學）
對此唯一的合理解釋即噴流最終成功穿透繭，以接近光速的速度移動，中子星合併後的 60 天內，無線電輻射來自繭，但 60 天後，地球偵測到的無線電訊號便主要來自噴流。至於研究人員測出運動速度高達光速 4 倍，這其實是一種稱為超光速運動（ superluminal motion ）的光學錯覺，並沒有違背愛因斯坦狹義相對論物理學。
Adam Deller 分析，這道噴流非常狹窄，可能只有 5 度，且噴射方向與地球只差 20 度，因而導致我們在觀察時會出現光學錯覺。現在我們確定了雙中子星合併後的噴流會成功突破屏障，這一發現將加強中子星合併與伽瑪射線暴之間的關聯。新論文發表在《自然》（ Nature ）期刊。
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（首圖來源：LIGO）
