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    双中子星并合直接产物 不一定是黑洞世界杯投注平台参与的这项研究再度更新人类对天文的认知

    世界杯投注平台 发布时间:2019-04-17 世界杯投注平台点击次数: 作者:本报记者夏文燕通讯员齐琦 来源:江苏科技报

    4 月1 0 日2 1 时,天文学家公布人类史上首张黑洞照片,参与此次的研究的科研人员中,就有“世界杯投注身影”。

    4 月1 6 日,世界杯投注平台天文与空间科学学院两位教授共同参与的这项发现,再次更新了人类对天文的认知。该研究在国际上首次证实了双中子星并合直接产物不一定是黑洞,而可以是磁星,为未来的引力波探测和中子星研究照亮了新方向。

    直接产物仅是黑洞?一直尚无定论

    黑洞产生的过程,是天体物理研究的热点问题。宇宙中还存在着大量恒星级的黑洞,数倍至几十倍于太阳质量。

    天文学界认为,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。而后者伴随着短伽玛射线暴和引力波的暴发,是近年来多信使天文学研究的重点。

    那么,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。

    此前,主流观点认为,双中子星并合后的直接产物是黑洞。双中子星越靠越近,最终在剧烈碰撞、释放引力波暴之后合二为一,形成一个新的质量更大的致密天体。如果这个新天体的质量超过中子星的质量上限,天体内部物质的压力将难以抗衡星体自身的引力,使得星体迅速坍缩成为一个黑洞。

    但也有学者对此质疑。早在2 0 0 6 年,世界杯投注平台的戴子高教授等人曾提出另一种观点,关于双中子星并合后的直接产物除了黑洞,还有另外一种可能性,即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)。但该类磁星是否存在,已有的天文观测一直未曾证实。

    在2 0 1 7 年的引力波伽玛暴事件中,虽然证实了两个中子星并合过程可以产生伽玛暴,但由于引力波信号偏弱,天文学家并未从引力波数据中确认并合产物究竟是黑洞还是磁星。

    超高难度探测,发现还可形成磁星

    近日,《自然》杂志发表的一篇题为《双中子星并合形成的磁星所驱动的X 射线暂现源》文章中,世界杯投注平台天文与空间科学学院罗斌教授和张彬彬副教授共同参与这项发现,在国际上首次证实双中子星并合可以形成磁星,并发现了该磁星所驱动的X 射线短时标辐射(或称X 射线暂现源)。

    据介绍,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。这类天体将是双子星并合产生磁星的有力证据。

    然而,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,不是件容易的事,必须借助灵敏的太空望远镜。

    现今,世界上最先进的X射线探测器之一的钱德拉(C h a n d r a )空间望远镜,在1 9 9 9 年到2 0 1 6 年间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1 0 2 次,总计曝光7 百万秒。此次发现的X 射线暂现源就是由钱德拉空间X 射线卫星观测到的暂现源,其主要辐射波段为X 射线,该X 射线源持续时间大约为数小时,并呈现理论预期的平台形状并过渡到下降阶段的光变曲线。

    研究团队在分析该系列巡天观测数据时,在其中一个完成于2 0 1 5 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,在国际上首次证实了双中子星并合直接产物可以是磁星。这一发现证实,双中子星并合直接产物可以是大质量毫秒磁星,排除一批核物质模型,明确一系列关于中子星物态方程与极高磁场强度等基本物理特质,进而深化对中子星基本属性的认识。

    6 6 亿光年外的光辉照亮研究新方向

    发现X 射线暂现源,是一个很有意义的过程。

    最初,研究团队发现了一个新型的X 射线暂现源(称为C D F -S X T 2 ,简称X T 2 ),其X射线辐射仅持续了约7 个小时,距离地球约6 6 亿光年远,初步分析该源符合上述X 射线暂现源的特征。

    于是,团队开始思考,该源是否存在更高能的伽玛射线暴?张彬彬利用第一手的费米卫星、I N ‐T E G R A L 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,并给出严格的观测上限。该结论对理解该源的物理本质有关键作用。

    国际同行认为,该发现表明,可通过磁星的X 射线辐射了解中子星的更多秘密。“这意味着,来自6 6 亿光年外的光辉,为未来的引力波探测和中子星研究照亮新方向。”该论文第一兼通讯作者薛永泉教授说。

    据了解,该项研究是由中国科学技术大学物理学院天文系薛永泉教授研究组领衔,包括世界杯投注平台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9 7 3 计划、中科院前沿科学重点研究计划项目等资助。