天文學家偵測到新生磁星的「心跳」:GRB 230307A 揭示宇宙奧秘

编辑者: Uliana S.

2023年3月7日,一個由中國南京大學陳潤潮領導的天文學家團隊,在一次名為GRB 230307A的伽瑪射線爆發中,偵測到一個週期性的訊號,這標誌著一顆磁星的誕生。這個前所未有的觀測,如同聽見了新生恆星的「心跳」,為我們揭示了宇宙中最極端天體之一的形成過程。

伽瑪射線爆發是宇宙中最劇烈的事件之一。傳統上,它們被分為持續時間短的(與中子星合併相關)和持續時間長的(與核心塌縮超新星形成黑洞相關)。然而,GRB 230307A持續了200秒,卻展現出與中子星合併相似的特徵,這使得科學家們對其成因感到困惑。這次的發現,由香港大學、南京大學和中國科學院高能物理研究所的科學家們合作完成,偵測到了一個909赫茲、持續160毫秒的週期性訊號,這強烈指向了一個「毫秒級磁星」的形成——一種具有超強磁場且快速旋轉的中子星。

這項突破性的研究發表於2023年11月8日的《自然天文學》期刊,為磁星如何驅動宇宙中最明亮的爆炸提供了迄今為止最清晰的證據。香港大學物理系講座教授張兵指出:「透過揭示其隱藏的『心跳』,我們可以有信心地說,某些伽瑪射線爆發是由新生的磁星提供動力,而非黑洞。」這種「心跳」訊號的出現,也暗示了中子星的狀態方程相對較為「硬朗」,意味著它們在極端壓力下不易被壓縮。此外,與規則的千新星現象的關聯表明,磁星引擎對噴射物質的能量注入是適度的。

此次事件標誌著首次同時觀測到緻密天體合併的X射線和伽瑪射線輻射,為理解伽瑪射線爆發和磁星形成提供了寶貴的見解。中國的愛因斯坦探測器(Einstein Probe)(於2024年1月9日發射)等望遠鏡的協同觀測,未來有望偵測到更多類似的案例,進一步豐富我們對伽瑪射線爆發在爆發初期階段物理過程的認識。這些觀測不僅證實了理論上關於磁星作為某些伽瑪射線爆發中心引擎的預測,也為研究宇宙的極端物理現象開闢了新的途徑。

GRB 230307A是觀測史上第二亮的伽瑪射線爆發,它展示了碲等重化學元素的存在,這表明中子星合併會合成生命所需的元素。研究人員利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡、尼爾·蓋爾斯·斯威夫特天文台和費米伽瑪射線太空望遠鏡等多種望遠鏡觀測了這一事件。這一發現證實了中子星碰撞是產生稀有元素(遠重於鐵)的理想「高壓鍋」。

來源

  • Tribuna do Sertão

  • Researchers detect first 'heartbeat' of a newborn neutron star in distant cosmic explosion

  • Magnetar emergence in a peculiar gamma-ray burst from a compact star merger

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