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南大学者参与发现双中子星并合形成磁星

2019-04-13 07:25:33
来源:中国新闻网
本项目伽马射线射线波段的数据来自美国NASA费米卫星。NASA
本项目伽马射线射线波段的数据来自美国NASA费米卫星。NASA

  南大学者参与发现双中子星并合形成磁星 来自66亿光年外一束光

  中新网南京4月12日电(记者 申冉 通讯员 齐琦)12日,记者从南京大学获悉,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?#21271;?#36752;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。南京大学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。

张彬彬研究小组布置在南大天文与空间科学学院机房的计算集群。被采访者供图
张彬彬研究小组布置在南大天文与空间科学学院机房的计算集群。被采访者供图

  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?#26053;?#22825;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?#24418;?#23450;论。

遥远宇宙中神秘磁星的假想图。王国燕、何聪合成图
遥远宇宙中神秘磁星的假想图。王国燕、何聪合成图

  实际上,确实有学者?#28304;?#25552;出质疑。早在2006年,南京大学的戴子高教授?#28909;?#26366;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?#26143;?#22823;的磁场(是地球磁场的上亿倍甚?#36797;?#21315;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?#36739;?#19982;短伽玛射线暴喷流?#36739;?#22841;角较大,将预期看到一个没有?#26434;?#30340;短伽玛射线暴、光变曲线具有特征?#25945;?#30340;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。”

XT2的X射线特征光变曲线(左上)与图像(下)及其相对寄主星系的位置(右上) 申冉 摄
XT2的X射线特征光变曲线(左上)与图像(下)及其相对寄主星系的位置(右上) 申冉 摄

  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?#20873;?#30340;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?#27835;?#35813;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?#29616;?#25509;产物可以是磁星。

  据南京大学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?#20013;?#20102;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?#31354;?#24428;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?#30446;?#33021;辐射开展了多?#27573;А?#39640;精度的搜索,最终证实该源没有?#26434;?#30340;短伽玛射线暴?#26434;?#20307;,并给出?#25628;?#26684;的观测上限。这一结论?#26434;?#29702;解该源的物理本质具有关键作用。

  该项研究由包括南京大学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。(完)

编辑:顾名筛
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