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南大教授发现66亿光年外信号 证实产物不一定是黑洞

2019-04-12 14:40图文来源:南报网

南大教授参与研究发现66亿光年外的信号

证实双中子星并合直接产物不一定是黑洞

遥远宇宙中神秘磁星的假想图(图像创作:王国燕、何聪)

遥远宇宙中神秘磁星的假想图(图像创作:王国燕、何聪)南大供图

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)

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)南大供图

南报网讯(通讯员齐琦 记者 谈洁)黑洞宝宝的第一张照片近日引起了世界轰动,天文界的主流观点问题,双中子星并合后的直接产物就是黑洞。然而,南京大学天文与空间科学学院罗斌教授、张彬彬副教授在参与的一个科研项目中发现了66亿光年外的信号,并且证实双中子星并合直接产物不一定是黑洞。该成果于4月11日在线发表在《自然》杂志。

中子星是宇宙中最为神奇的天体之一,它几乎全部由中子组成,具有超高密度(为水密度的上亿倍)、超强磁场(为地表磁场的上亿倍)等极端物理属性,是检验基本物理规律极佳的天然实验室。然而,迄今为止,人们对于中子星自身基本属性的认识还是相对模糊的。 

主流的研究观点认为双中子星合并之后直接产物是黑洞。但早在2006年,南京大学戴子高教授等人就预言,若中子星压强随核物质密度的变大而显著增加,则双中子星合并会产生新的特殊的中子星——磁星。磁星表面磁场比目前人类实验室能制造出来的最强磁场还强上亿倍。它具有超高的自转速度,每秒自转几百上千周。由于磁星的快速自转,即使它的质量超过中子星质量上限,其离心力也能帮助它短期抗衡自身的强大引力,因而不会坍缩成黑洞。

双中子星合并会释放强烈的引力波辐射,同时还会在周边抛出大量物质。磁星具有强引力,快速吸入抛出物质,并在两极方向产生一个只持续几秒钟的超高速、准直的喷流。假如喷流方向恰好对着地球,地球附近就能在短时间内探测到大量的高能量伽玛射线,即天体物理所称的短伽玛暴。同时,磁星还会产生持续时间较长的基本各向同性的X射线爆发,可在偏离喷流的方向被探测到。

论文第一作者、中国科学技术大学薛永泉教授介绍,团队观测到了这种以前只存在于理论猜想中的新型X射线信号,该信号持续了约7小时,来自约66亿光年外。各种关键观测数据均表明,该信号极有可能源于双中子星合并之后产生的磁星。

这一发现证实了双中子星并合直接产物可以是大质量毫秒磁星,明确了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,可以帮助人们了解双中子星合并以及中子星自身的更多秘密,为未来的引力波探测和中子星研究带来新的方向。 

作者:谈洁责任编辑:吴丽莉
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