跳到主要内容

感谢您访问nature.com。您使用的浏览器版本对CSS的支持有限。为了获得最佳体验,我们建议您使用更最新的浏览器(或关闭Internet Explorer的兼容性模式)。与此同时,为了确保继续支持,我们在显示站点时不使用样式和JavaScript。

GW170817中子星合并中的光学超光速运动测量

摘要

双星中子星合并GW170817的余辉1给出了结构相对论喷流的证据23.456和一个链接3.78在这种合并和短伽马暴之间。超光速运动,用无线电超长基线干涉测量法发现3.(VLBI),以及余光曲线对观测角度(14-28度)、射流核心的打开角度(小于5度)和射流核心的初始洛伦兹因子(大于4度)提供了限制。在这里,我们报道了另一个超光速运动测量,在7倍光速下,利用哈勃空间望远镜的精密天体测量和GW170817之前的射电VLBI数据。由此我们得到了结构射流机翼的洛伦兹因子的测量值,以及对视角(19-25度)和射流核心的初始洛伦兹因子(大于40)的大幅改进。

这是订阅内容的预览,通过你的机构获取

访问选项

买条

在ReadCube上获得时间限制或全文访问权限。

32.00美元

所有价格均为净价格。

图1:GW170817的正常运动。
图2:采用半解析点源和流体动力模型的参数估计。
图3 GW170817的几何参数推导示意图。
图4:JWST的精密天体测量。

数据可用性

本研究使用的所有HST数据均可通过MAST (https://mast.stsci.edu/).最小数据集由GO-14771、GO-14804和GO-15329项目的HST档案数据组成。

代码的可用性

流体动力学代码目前正在准备公开发布,可根据要求从相应作者处获得。在这项工作中使用的所有其他代码(天体测量和半解析点源模型)均可在以下网站获得https://github.com/kmooley/GW170817

参考文献

  1. 雅培,B. P.等。GW170817:观测来自双中子星的引力波。理论物理。启。119161101(2017)。

    广告中科院PubMed谷歌学者

  2. Mooley, K. P.等。GW170817中子星合并事件中的轻度相对论性广角外流。自然554, 207 - 210(2018)。

    广告中科院PubMed谷歌学者

  3. Mooley, K. P.等。GW170817中子星合并中相对论性射流的超光速运动。自然561, 355 - 359(2018)。

    广告中科院PubMed谷歌学者

  4. 吉兰达,G.等人。致密射电发射表明,双中子星合并产生了一种结构喷流。科学363, 968 - 971(2019)。

    广告中科院PubMed谷歌学者

  5. Hajela, A.等人。双中子星并合GW170817的两年非热发射:射流余辉的快速消退和kilonova最快喷出物的第一约束。12,54。j。886L17(2019)。

    广告中科院谷歌学者

  6. Troja, E.等。合并后的一千天:GW170817继续发射x射线。Mon。。r·阿斯特朗。Soc498, 5643 - 5651(2020)。

  7. 雅培,B. P.等。来自GW170817和GRB 170817A双中子星合并的引力波和伽马射线。12,54。j。848L13(2017)。

    广告谷歌学者

  8. 方,W.等。双中子星合并LIGO/Virgo GW170817的电磁对应物。8与宇宙学短时间伽玛射线暴的比较。12,54。j。848L23(2017)。

    广告谷歌学者

  9. Gaia协作Gaia数据发布2。概述调查内容和性质。阿斯特朗。12,54。616A1(2018)。

  10. Gaia早期数据发布3。概述调查内容和性质。阿斯特朗。12,54。649A1(2021)。

  11. 坎蒂洛,M.等。利用表面亮度波动,计算出双中子星并合GW170817与主星系的精确距离。12,54。j。854L31(2018)。

    广告谷歌学者

  12. Hjorth, J.等。到NGC 4993的距离:引力波事件GW170817的宿主星系。12,54。j。848L31(2017)。

    广告谷歌学者

  13. Mooley, K. P.等。GW170817的后期光曲线中有强烈的喷流特征。12,54。J。列托人。868,不断化解(2018)。

  14. Makhathini, S.等。GW170817的全色余辉:完整的均匀数据集、建模、与以往结果的比较及意义。12,54。J。922154(2021)。

  15. 吉尔,格兰诺,J.,德科尔,F.和Urrutia, G. GW170817/GRB170817A初始顶帽射流和余辉的数值模拟。12,54。J。88315(2019)。

    广告中科院谷歌学者

  16. Lamb, G. P, Levan, a . J. & Tanvir, N. R. GRB 170817A是偏离轴观察到的刷新冲击余辉。12,54。J。899105(2020)。

    广告中科院谷歌学者

  17. 布兰福德,r·d·麦基,c·F.相对论爆炸波的流体动力学。理论物理。液体19, 1130 - 1138(1976)。

    广告数学谷歌学者

  18. 贝尼亚米尼,格兰诺特,J.和吉尔,R.不对齐的结构喷流的余辉光曲线。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。493, 3521 - 3534(2020)。

    广告谷歌学者

  19. 通过余辉光曲线约束伽玛射线暴喷流的结构。12,54。J。591, 1086 - 1096(2003)。

    广告谷歌学者

  20. 吕伟,李晓明,李晓明。相对论射流横向膨胀的减速效应。预印在https://arxiv.org/abs/2005.10313(2020)。

  21. 利思威克,Y. &莎莉,R.伽玛暴洛伦兹因子的下限。12,54。J。555, 540 - 545(2001)。

    广告中科院谷歌学者

  22. 纳卡尔,e。短硬伽玛射线暴。理论物理。代表。442, 166 - 236(2007)。

    广告谷歌学者

  23. 吉兰达,G.等人。伽马射线暴的体积洛伦兹因子。阿斯特朗。12,54。609A112(2018)。

    谷歌学者

  24. Matsumoto, Nakar, E. & Piran, T.从任意视角的广义紧致极限。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。486, 1563 - 1573(2019)。

    广告中科院谷歌学者

  25. Hotokezaka, k等。GW170817中超光速运动的哈勃常数测量。Nat。阿斯特朗。3., 940 - 944(2019)。

    广告谷歌学者

  26. 芬达,r .致密恒星x射线源(卢因编,W. &范德克利斯,M.)剑桥天体物理学丛书,39,381-420(剑桥大学出版社,2006)。

  27. 李斯特,M. L.等。莫哈韦沙漠。十、活动星系核中秒差距尺度的喷射方向变化和超光速运动。阿斯特朗。J。146120(2013)。

    广告谷歌学者

  28. Mattila, S.等。在星系合并中,一个被尘埃包裹的潮汐破坏事件与一个分解的射电喷流。科学361, 482 - 485(2018)。

    广告中科院PubMed谷歌学者

  29. VizieR在线数据目录:Gaia EDR3I/350(盖亚合作,2020年);https://vizier.u-strasbg.fr/viz-bin/VizieR-3?-source=I/350/gaiaedr3

  30. 安德森,J。WFC3/IR PSF的经验模型空间望远镜WFC仪器科学报告(2016)。

  31. 贝利尼,安德森,J.和贝丁,L. R.用HST WFC3进行天体测量和光度测定。2改进了UVIS信道10个滤波器的几何畸变修正。出版。阿斯特朗。Soc。Pac。123622(2011)。

    广告谷歌学者

  32. 多比,D.等。GW170817的射电光曲线出现翻转。12,54。j。858课时(2018)。

    广告谷歌学者

  33. 亚历山大,K. D.等。GW170817通过射电发射的x射线的下降继续支持离轴结构射流。12,54。j。863,就是(2018)。

    广告谷歌学者

  34. Troja, E.等。晚期宽带观测GW170817的外流结构。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。478L18-L23(2018)。

    广告中科院谷歌学者

  35. 兰姆,G. P.等。GW170817合并一年后的光学余辉。12,54。j。870课时(2019)。

    广告中科院谷歌学者

  36. 方,W.等。GW170817的光学余辉:离轴结构射流和球状星团起源的深层约束。12,54。j。883L1(2019)。

    广告中科院谷歌学者

  37. 皮罗,L.等人。GW170817中的一个长寿命中子星合并残骸:x射线观测的约束和线索。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。483, 1912 - 1921(2019)。

    广告中科院谷歌学者

  38. 格雷森,e。w天文历史视域中的信息处理《天体物理学与空间科学图书馆》第285卷(赫克,A.) 109-125(施普林格,2003)。

  39. 无线电基本目录(Astrogeo中心,2022);http://astrogeo.org/rfc/

  40. 沃克,r . C。SCHED用户手册11.7版本(NRAO, 2022);http://www.aoc.nrao.edu/software/sched

  41. SCHED源目录(NRAO, 2021);http://www.vlba.nrao.edu/astro/calib/sources_allfreq.icrf3

  42. N.普拉德尔,夏洛特,P. &雷斯垂德,j.f。VLBA和EVN相位参考观测的天文测量精度。阿斯特朗。12,54。452, 1099 - 1106(2006)。

    广告谷歌学者

  43. 无线电基础目录版本rfc_2021b (Astrogeo Center, 2021);http://astrogeo.org/sol/rfc/rfc_2021b

  44. Kovalev, Y. Y., Petrov, L. & Plavin, A. V. VLBI-Gaia偏移在活动星系核中倾向于秒差距尺度的喷射方向。阿斯特朗。12,54。598L1(2017)。

    广告谷歌学者

  45. Petrov . L. & Kovalev . Y. Y.关于VLBI/Gaia位置偏移的意义。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。467L71-L75(2017)。

    广告谷歌学者

  46. Petrov, L., Kovalev, Y. Y. & Plavin, a.v. Gaia DR2相对于VLBI的位置和固有运动的系统性差异的定量分析。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。482, 3023 - 3031(2019)。

    广告中科院谷歌学者

  47. 夏洛,p等人。第三个实现的国际天文参考系非常长基线干涉计量。阿斯特朗。12,54。644A159(2020)。

    中科院谷歌学者

  48. Gaia协作Gaia数据发布2。天体参考系(Gaia-CRF2)。阿斯特朗。12,54。616单元(2018)。

  49. 刘建春,朱铮,刘宁。VLBI与Gaia参考系的连接。阿斯特朗。J。15613(2018)。

    广告谷歌学者

  50. 刘宁,Lambert, S. B.,朱铮,刘建成,VLBI天体测量的系统学和精度:与Gaia数据发布2的比较。阿斯特朗。12,54。63425(2020)。

    广告中科院谷歌学者

  51. 德勒等人。LIGO/Virgo G298048: NGC 4993中央射电源的毫弧秒成像。伽马线暴坐标网络21897(2017)。

  52. 格兰诺特,米勒,皮兰,T,孙恩,W. M. &休斯,P. a余辉时代的伽玛射线暴(eds Costa, E. et al.) 312-315(施普林格,2001)。

  53. 结构相对论喷流和伽玛射线爆发余辉光曲线的演化。12,54。J。591, 1075 - 1085(2003)。

    广告谷歌学者

  54. 张伟,麦克法迪安。伽玛暴的动力学和余辉辐射。一、等密度介质。12,54。J。698, 1261 - 1272(2009)。

    广告谷歌学者

  55. 范eerten, Zhang W. & MacFadyen .基于二维轴对称流体动力学模拟的离轴伽马射线爆发余辉模拟。12,54。J。722, 235 - 247(2010)。

    广告谷歌学者

  56. De Colle, F., Ramirez-Ruiz, E., Granot, J. & Lopez-Camara, D.层状外部介质中伽马射线爆发喷流的模拟:动力学、余辉光曲线、喷流破裂和射电量热法。12,54。J。75157(2012)。

    广告谷歌学者

  57. Duffell p.c. & Laskar T.关于相对论喷流的减速和扩散。即喷气动力。12,54。J。86594(2018)。

    广告谷歌学者

  58. 中子星合并喷流中VLBI射电图像的横向扩散效应Fernández。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。509, 395 - 405(2022)。

    广告谷歌学者

  59. 库马尔,P.,张博。伽玛射线暴和相对论喷流的物理学。理论物理。代表。5611 - 109(2015)。

    广告谷歌学者

  60. Margutti, R.等人。合并后160天的LIGO/Virgo GW170817双中子星事件:跨电磁波谱的同步辐射。12,54。j。856,就是(2018)。

    广告谷歌学者

  61. 福曼-麦基,霍格,D. W.朗,D.和古德曼,J.司仪:MCMC锤子。出版。阿斯特朗。Soc。Pac。125, 306 - 312(2013)。

    广告谷歌学者

  62. 高桥,K. & Ioka, K.由离轴伽玛射线爆发余辉反演喷流结构。Mon。。r·阿斯特朗。Soc497, 1217 - 1235(2020)。

  63. 张b . & Mészáros, P.伽玛射线爆发束射:一个标准能量库的通用配置?12,54。J。571, 876 - 879(2002)。

    广告谷歌学者

  64. 罗西,拉扎提,D.和里斯,M. J.余辉光曲线,视角和γ射线爆发的喷流结构。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。332, 945 - 950(2002)。

    广告谷歌学者

  65. O.戈特利布,E.纳卡尔和O.布朗伯格。流体动力γ射线爆发喷流的结构。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。500, 3511 - 3526(2021)。

    广告谷歌学者

  66. Ramirez-Ruiz, E, Andrews, J. J. & Schrøder, S. L. GW170817是否有脉冲星?12,54。j。88316种(2019)。

    广告中科院谷歌学者

  67. 伽玛暴余辉中相对论喷流的性质。12,54。J。571, 779 - 789(2002)。

    广告中科院谷歌学者

  68. 纳卡尔,皮兰,T.和格兰诺,J.孤儿余辉的可探测性。12,54。J。579, 699 - 705(2002)。

    广告谷歌学者

  69. kmooley / GW170817。GitHubhttps://github.com/kmooley/GW170817/(2021)。

  70. DYNESTY:一个用于估计贝叶斯后验和证据的动态嵌套采样包。Mon。。r·阿斯特朗。Soc。493, 3132 - 3158(2020)。

    广告谷歌学者

  71. 雅培,B. P.等。引力波标准警报器测量哈勃常数。自然551, 85 - 88(2017)。

    广告谷歌学者

  72. 郭伯伟,p.s.等。双中子星合并LIGO/Virgo GW170817的电磁对应物。2UV,光学和近红外光曲线与kilonova模型的比较。12,54。j。848L17(2017)。

    广告谷歌学者

  73. Tanvir, N. R.等。在两颗中子星合并后出现的富含镧元素的千新星。12,54。j。848L27(2017)。

    广告谷歌学者

  74. Hajela, A.等人。在双中子星合并3.5年后,x射线发射超过了喷射余辉衰变的证据GW 170817:一个新的发射分量。12,54。j。927L17(2022)。

    广告谷歌学者

  75. Troja, E.等。GW170817的精确通量校准:对应的x射线是否在上升?Mon。。r·阿斯特朗。Soc。510, 1902 - 1909(2022)。

    广告谷歌学者

  76. Balasubramanian, a等。GW170817合并3.5年后的继续无线电观测。12,54。j。914活用(2021)。

    广告中科院谷歌学者

  77. 维拉尔,v.a.等。与双中子星合并GW170817相关的kilonova的紫外、光学和近红外光综合曲线:统一的数据集、分析模型和物理意义。12,54。j。851L21(2017)。

    广告谷歌学者

下载参考

确认

我们感谢A. Deller为无线电VLBI位置指出所需的修正,为阅读手稿和提供意见。K.P.M.感谢A. Krone-Martins的讨论,D. sly对手稿早期版本的评论,以及Y. Mooley的帮助自然提交。K.P.M.感谢K. Gaura-Nitay为执行这个项目提供了动力。这项研究是基于NASA/ESA哈勃太空望远镜从太空望远镜科学研究所获得的观测结果,该望远镜由天文学研究大学协会运营,根据NASA合同NAS 5-26555。这些观测结果与HST GO-14771、GO-14804和GO-15329项目有关。K.P.M.是国家射电天文台的杨斯基研究员,他的工作目前得到国家研究基金会AST-1911199拨款的支持。W.L.得到了加州理工学院的大卫和艾伦·李奖学金和普林斯顿大学的小莱曼·斯皮策奖学金的支持。

作者信息

作者和联系

作者

贡献

J.A.领导了HST分析。W.L.建立了半解析模型和流体动力学模型。K.P.M.领导了科学的分析和解释。所有作者都进行了讨论和撰写。

相应的作者

对应到(Kunal p Mooley杰伊•安德森

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有竞争利益。

同行评审

同行审查的信息

自然感谢Elena Pian和其他匿名审稿人对这项工作的同行评审所做的贡献。同行审查报告是可用的。

额外的信息

出版商的注意施普林格自然对出版的地图和机构附属的管辖权要求保持中立。

扩展的数据图和表

图1选择Gaia参考星进行F160W分析。

面板(a), (b)给出了位置,大小和位置不确定性(1σ)与WFC3/IR框架内的32颗盖亚恒星相关联,如面板(c)所示。图例显示了基于经过审查的分类用于绘制这些恒星的标记形状和颜色。6颗盖亚参考星是根据盖亚位置误差低、距离主星系核较远的位置(>距离NGC 4993的核12弧秒)、位于HST芯片上的质心以及远离任何不良像素选定的,显示为黑色填充的圆圈。在图(a)和(c)中,蓝色虚线表示距离ngc4993核12弧秒的距离限制,绿色虚线表示WFC3/IR芯片的范围。

图2 WFC3/IR失真校正后的残差。

正交方向为50像素宽的图像切片沿每个轴(图像X/Y)的失真残差(详见方法)。X残差显示在面板(a)中,Y残差显示在面板(b)中。每个面板的横轴表示像素数,纵轴表示以像素为单位的残差。每组红色和黑色曲线以及在红色和黑色曲线上绘制的每个数据点代表一个切片(每组曲线沿垂直轴的偏移量是任意的)。黑点/曲线表示标准HST失真校正后的失真残差30.经过改进后的红色。一般来说,在应用改进的校正后,每个坐标上的残差下降了2倍。新的畸变校正残差在每坐标0.002像素以内(即在0.08 mas以内;均方根)。

图3 GW170817的HST/Gaia合并位置。

GW170817在单个HST F160W曝光中的位置(蓝色填充圈和红色未填充圈;合并后8天的平均历元)和合并后的HST位置(黑星),在盖亚像素化框架中,与无线电VLBI测量结果一起显示3.在75 d和230 d时,误差柱表示1σ统计的不确定性。VLBI系统不确定性未被包括在内。

扩展数据图4水动力模拟的完全后验图。

参数为:峰值洛伦兹因子rm \ ({\ {lg}}{你}_{0,马克斯}\ \),射流芯角尺寸lgθc(rad)幂律指数对于喷气翼的能量分布,幂律指数年代为射流风的洛伦兹因子分布,磁场均分参数lgϵB幂律指数p电子洛伦兹因子分布为lgEiso/n0(erg厘米3.-喷流轴上各向同性等效能量与星周介质数密度、倾角的比值θv[度]在视线和射流轴之间,光度到光源的距离Dl.边缘概率分布中的虚线表示每个参数的90%可信区间。

扩展数据表1本工作中使用的归档HST数据日志
表2用于F160W分析的Gaia DR2/EDR3参考星
表3 F160W的位置测量和转换位置
表4 Gaia/ICRF3参照系中GW170817在不同时期的位置和相关的不确定性
表5半解析点源模型导出的GW170817结构射流参数值

补充信息

权利和权限

Nature或其许可方根据与作者或其他权利所有人签订的出版协议,对本文拥有专有权;作者对本文已接受的手稿版本的自我存档完全受此类出版协议条款和适用法律的约束。

再版和权限

关于这篇文章

通过CrossMark验证货币和真实性

引用这篇文章

Mooley K.P, Anderson, J. & Lu, W.中子星合并GW170817中的光学超光速运动测量。自然610, 273 - 276(2022)。https://doi.org/10.1038/s41586-022-05145-7

下载引用

  • 收到了

  • 接受

  • 发表

  • 发行日期

  • DOIhttps://doi.org/10.1038/s41586-022-05145-7

评论

通过提交评论,您同意遵守我们的条款而且社区指导原则.如果您发现一些滥用或不符合我们的条款或指导方针,请标记为不适当。

搜索

快速链接

自然简报

报名参加自然简报时事通讯——关于科学的重要信息,每天免费发送到您的收件箱。

在你的收件箱里免费获取每日最重要的科学报道。 注册《自然简报》
Baidu
map