就在2017年,咱们人类头一回同时看到了同一个双中子星并合的引力波和电磁波信号,这可是多信使天文学的大时代开场了。但问题在于,以前大家都只盯着碰撞那一瞬间还有之后发生的事儿,对于碰之前两颗致密星体的磁层到底怎么搞,了解得太少了。希腊帕特拉斯大学的研究生迪米特里奥斯·斯基亚萨斯带着他的团队,把目光死死地锁在并合前的最后几秒钟。他领着马里兰大学的瓦西里斯·瓦迪辛格、NASA戈达德中心的康斯坦丁诺斯·卡拉波塔拉科斯和美国国家航空航天局(NASA)的科学家们一块儿干,用一台叫“昴星团”的超级计算机,把两颗质量都是太阳1.4倍的中子星放进了模拟里。这两颗星星在相距只有24公里的时候,磁层就开始剧烈地互动了。模拟跑了上百回,显示出当它们无限接近时,超强磁场和高温等离子体组成的磁层开始剧烈撕扯、缠绕。 NASA戈达德中心的卡拉波塔拉科斯说,这就像是个以光速自我重构的“磁路系统”,电流把带电粒子加速到了极高能量。希腊帕特拉斯大学的迪米特里奥斯·斯基亚萨斯解释说,磁力线断裂重组形成复杂的拓扑结构。虽然最高能的伽马射线因为磁场太强直接变成了电子-正电子对逃不出去,但能量稍微低一点(大约是可见光百万倍)的伽马射线和X射线还是有机会漏出来。马里兰大学的瓦迪辛格强调,“观测视角”太关键了,信号亮度不仅和观测方向有关,还会在最后时刻突然变亮。 斯基亚萨斯和他的团队发现这些电磁信号有很强的方向性和动态特征。NASA的卡拉波塔拉科斯补充说,尽管磁应力比引力弱很多,但在这种强磁化系统里一直积累下去,说不定会在以后更精确的引力波探测数据里留下印记。斯基亚萨斯说这次模拟把咱们对这事儿的认识往前推进了一大步。NASA打算在2030年发射LISA这种空间探测器,地面上的LIGO和Virgo也越来越准。一旦下一代中能伽马射线望远镜建好(比如那种能大范围看的设备),咱们就可以利用引力波提供的精准位置和时间信息,在双中子星并合发生前几秒主动去搜寻磁层发出的特殊信号。这样一来,咱们就能从“看事后”变成“看事前”,把引力波和电磁波结合起来,真正揭开宇宙极端环境的更多秘密。