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南大教授發現66億光年外信號 證實產物不一定是黑洞

2019-04-12 14:40圖文來源:南報網

南大教授參與研究發現66億光年外的信號

證實雙中子星并合直接產物不一定是黑洞

遙遠宇宙中神秘磁星的假想圖(圖像創作:王國燕、何聰)

遙遠宇宙中神秘磁星的假想圖(圖像創作:王國燕、何聰)南大供圖

XT2的X射線特征光變曲線(左上)與圖像(下)及其相對寄主星系的位置(右上)

XT2的X射線特征光變曲線(左上)與圖像(下)及其相對寄主星系的位置(右上)南大供圖

南報網訊(通訊員齊琦 記者 談潔)黑洞寶寶的第一張照片近日引起了世界轟動,天文界的主流觀點問題,雙中子星并合后的直接產物就是黑洞。然而,南京大學天文與空間科學學院羅斌教授、張彬彬副教授在參與的一個科研項目中發現了66億光年外的信號,并且證實雙中子星并合直接產物不一定是黑洞。該成果于4月11日在線發表在《自然》雜志。

中子星是宇宙中最為神奇的天體之一,它幾乎全部由中子組成,具有超高密度(為水密度的上億倍)、超強磁場(為地表磁場的上億倍)等極端物理屬性,是檢驗基本物理規律極佳的天然實驗室。然而,迄今為止,人們對于中子星自身基本屬性的認識還是相對模糊的。 

主流的研究觀點認為雙中子星合并之后直接產物是黑洞。但早在2006年,南京大學戴子高教授等人就預言,若中子星壓強隨核物質密度的變大而顯著增加,則雙中子星合并會產生新的特殊的中子星——磁星。磁星表面磁場比目前人類實驗室能制造出來的最強磁場還強上億倍。它具有超高的自轉速度,每秒自轉幾百上千周。由于磁星的快速自轉,即使它的質量超過中子星質量上限,其離心力也能幫助它短期抗衡自身的強大引力,因而不會坍縮成黑洞。

雙中子星合并會釋放強烈的引力波輻射,同時還會在周邊拋出大量物質。磁星具有強引力,快速吸入拋出物質,并在兩極方向產生一個只持續幾秒鐘的超高速、準直的噴流。假如噴流方向恰好對著地球,地球附近就能在短時間內探測到大量的高能量伽瑪射線,即天體物理所稱的短伽瑪暴。同時,磁星還會產生持續時間較長的基本各向同性的X射線爆發,可在偏離噴流的方向被探測到。

論文第一作者、中國科學技術大學薛永泉教授介紹,團隊觀測到了這種以前只存在于理論猜想中的新型X射線信號,該信號持續了約7小時,來自約66億光年外。各種關鍵觀測數據均表明,該信號極有可能源于雙中子星合并之后產生的磁星。

這一發現證實了雙中子星并合直接產物可以是大質量毫秒磁星,明確了一系列關于中子星物態方程與極高磁場強度等基本物理特質,可以幫助人們了解雙中子星合并以及中子星自身的更多秘密,為未來的引力波探測和中子星研究帶來新的方向。 

作者:談潔責任編輯:吳麗莉
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