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2019年4月15日
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南大学者参与发现双中子星并合形成磁星

中新网南京4月12日电(记者 申冉 通讯员 齐琦)12日,记者从pt老虎机游戏获悉,在《自然》杂志于近日发表的题为《A magnetarpowered X-ray transient as the aftermath of a binary neutron-star merger》(双中子星并合形成的磁星所驱动的X射线暂现源)文章中报道,科学家证实双中子星并合可形成磁星,并发现了距离地球66亿光年外由该磁星所驱动的X射线短时标辐射(或称X射线暂现源),该发现证明双中子星并合后并非只产生黑洞,还有另种可能。pt老虎机游戏天文与空间科学学院罗斌教授和张彬彬副教授共同参与该研究。

4月10日21时,天文学家公布了人类史上首张黑洞照片,引发全球轰动。近年来,天文学界普遍认为,这类恒星级的黑洞一般来源于大质量恒星演化到末期的剧烈塌缩或两个致密天体(如两个中子星)的并合过程,其中,后者往往伴随着短伽玛射线暴和引力波的暴发。

但双中子星并合后的直接产物是否仅是黑洞?一直以来尚无定论。

实际上,确实有学者对此提出质疑。早在2006年,pt老虎机游戏的戴子高教授等人曾提出另一种观点,两个中子星并合成一个质量更大的中子星,一般这类中子星会带有强大的磁场(是地球磁场的上亿倍甚至上千万亿倍)和较快的自转(周期为毫秒量级),通常被称为大质量毫秒磁星(简称磁星)。但该观点通过已有的天文观测一直未曾证实。

据罗斌教授介绍,如果两个中子星的并合产物是磁星,其所驱动的X射线辐射在空间分布是各向均匀的,若观测者视线方向与短伽玛射线暴喷流方向夹角较大,将预期看到一个没有对应的短伽玛射线暴、光变曲线具有特征平台的X射线暂现源,“这类天体就是双子星并合产生磁星的有力证据。”

由于中子星距离地球非常遥远,要想观测到双中子星合并的壮丽景象,尤其是X射线爆发信号,必须借助灵敏的太空望远镜。

据介绍,现今世界上最先进的X射线探测器之一的钱德拉空间望远镜,在1999年到2016年间曾陆续对天空中精心选出的一小片仅有约1/4满月大小的区域拍摄了102次,总计曝光7百万秒。

此次研究团队在分析该系列巡天观测的数据时,在其中一个完成于2015年3月的观测里发现了以前只存在理论猜想中的新型X射线信号,这也证实了双中子星并合直接产物可以是磁星。

据pt老虎机游戏天文与空间科学学院高能天体物理与宇宙学课题组的张彬彬副教授解释,最初,研究团队发现了一个新型的X射线暂现源(称为CDF-SXT2,简称XT2),其X射线辐射仅持续了约7个小时,距离地球约66亿光年远。

为了证实该源是否存在更高能伽玛射线暴?张彬彬副教授利用第一手的费米卫星、INTEGRAL卫星等观测到的数据对该源在伽波段的可能辐射开展了多范围、高精度的搜索,最终证实该源没有对应的短伽玛射线暴对应体,并给出了严格的观测上限。这一结论对于理解该源的物理本质具有关键作用。

该项研究由包括pt老虎机游戏在内的国内外多个单位和研究机构合作完成,得到了国家自然科学基金、科技部973计划、中科院前沿科学重点研究计划项目等资助。