纽约大学物理学家格伦尼斯·法拉尔 （Glennys Farrar） 的一篇新论文为理解宇宙中最具灾难性的事件提供了一种工具：两颗中子星合并形成一个黑洞。在上图中，两颗中子星正处于碰撞的边缘。

一篇新论文为科学家们提供了理解灾难性事件的开创性工具。

物理学家格伦尼斯·法拉尔 （Glennys Farrar） 提出了一个可测试的理论，将超高能宇宙射线与中子星合并的磁流出联系起来，解释了关键特征并为宇宙研究提供了新的方向。

超高能宇宙射线 （UHECR） 是宇宙中已知的能量最高的粒子，其能量是人造粒子加速器产生的能量的一百万倍以上。尽管在 60 多年前就被发现，但科学家们尚未对它们的起源提出完全令人满意的解释，以解释所有观察到的数据。

现在，纽约大学物理学家 Glennys Farrar 提出的一个新理论为 UHECR 的生成提供了一个令人信服且可测试的模型。

突破性理论

“经过六十年的努力，宇宙中神秘的最高能量粒子的起源可能终于被确定了，”纽约大学物理学教授 Farrar 和 Julius Silver、Rosalind S. Silver 和 Enid Silver Winslow 教授说。“这种洞察力为理解宇宙中最具灾难性的事件提供了一个新工具：两颗中子星合并形成一个黑洞，这是产生许多珍贵或奇异元素的过程，包括金、铂、铀、碘和氙。”

这些图像显示了最近使用新的超级计算机模型模拟的两颗中子星的合并。颜色越红表示密度越低。绿色和白色的丝带和线条代表磁场。绕轨道运行的中子星通过发射引力波迅速失去能量，并在大约三个轨道或不到 8 毫秒的时间内合并。合并会放大和扰乱合并的磁场。黑洞形成，磁场变得更加有组织，最终产生能够支持为短伽马射线暴提供动力的喷流的结构

这项工作发表在《物理评论快报》杂志上，提出 UHECR 在双中子星合并的湍流磁流出中加速——在最终黑洞形成之前，从合并残余物中喷出。这个过程同时产生强大的引力波——LIGO-Virgo 合作的科学家已经检测到了一些引力波。

解释长期存在的谜题

Farrar 的 Physical Review Letters 提案首次解释了 UHECR 的两个最神秘的特征：UHECR 的能量与其电荷之间的紧密关联，以及少数最高能量事件的非凡能量。

Farrar 的分析源于两个结果，可以在未来的工作中提供实验验证：

• 最高能量的 UHECR 起源于稀有的“r 过程”元素，例如氙和碲，这促使人们在 UHECR 数据中寻找这样的成分。

• 源自 UHECR 碰撞的极高能中微子必然伴随着母体中子星合并中产生的引力波。