巨大碰撞可能首次发现磁星的诞生

很久以前，在遥远的宇宙中，一场巨大的伽马射线爆发在半秒钟内释放的能量比太阳100亿年生命中产生的能量还要多。

西北大学领导的一个天体物理学团队用光学、x射线、近红外和射电波长检测了这一难以置信的明亮爆发后，他们认为可能发现了一颗磁星的诞生。

研究人员认为，这颗磁星是由两颗中子星合并形成的，此前从未观测到过。这次合并产生了迄今为止最明亮的千洛诺瓦光，它的光最终在2020年5月22日到达地球。光线首先以伽马射线爆炸的形式出现，我们称之为短伽马射线暴。

Wen-fai方

领导这项研究的西北大学的方文辉(Wen-fai Fong)说:“当两颗中子星合并时，最常见的预测结果是，它们形成了一颗重中子星，并在几毫秒或更短的时间内坍塌成一个黑洞。”“我们的研究表明，对于这个特殊的短伽玛射线暴，这个重物体有可能存活下来。它没有坍缩成一个黑洞，而是变成了一颗磁星:一颗具有巨大磁场的快速旋转中子星，将能量倾泻到周围环境中，并产生我们所看到的非常明亮的光。”

这项研究已经被《天体物理学杂志》接受，并将于今年晚些时候在网上发表。

方是西北大学温伯格艺术与科学学院物理与天文学助理教授，CIERA(天体物理跨学科探索与研究中心)成员。该研究涉及方闻实验室的两名本科生、三名研究生和三名博士后。

“一个新现象正在发生”

在美国宇航局的尼尔·盖rels斯威夫特天文台首次探测到这种光之后，科学家们迅速召集了其他的望远镜——包括美国宇航局的哈勃太空望远镜、甚大阵列望远镜、W.M.凯克天文台和拉斯坎布雷斯天文台全球望远镜网络——来研究爆炸的余波和它的宿主星系。

方闻的团队很快意识到，有些东西不合情理。

与x射线和无线电观测相比，哈勃望远镜探测到的近红外辐射太过明亮。事实上，它的亮度是预期的10倍。

10xKilonova比第二亮的要亮10倍

英国巴斯大学的研究员Tanmoy Laskar说:“随着数据的收集，我们形成了一幅我们所看到的光产生机制的画面。”“当我们得到哈勃望远镜的观测结果时，我们必须彻底改变我们的思维过程，因为哈勃望远镜提供的信息使我们意识到，我们必须抛弃传统的思维方式，而一种新的现象正在发生。”然后我们必须弄清楚这对这些高能爆炸背后的物理学意味着什么。”

磁怪物

Fong和她的团队讨论了几种可能的方法来解释哈勃观测到的这种不寻常亮度——被称为短伽玛射线爆发。研究人员认为，短爆发是由两颗中子星的合并造成的，这两颗中子星的密度极高，质量与太阳相当，被压缩到一个像芝加哥这样的大城市的体积里。虽然大多数短时间的伽马射线爆发可能会产生黑洞，但在这个例子中合并的两颗中子星可能会结合形成磁星，一种具有强大磁场的超大质量中子星。

有可能有一小部分[磁星]在中子星合并中形成。我们以前从未见过这方面的证据，更不用说在红外线下了，这使得这一发现很特别。方文辉
天体物理学家

“基本上，这些固定在恒星上的磁场线以每秒大约1000次的速度旋转，这就产生了磁化风，”拉斯卡尔解释说。“这些旋转的电场线提取合并过程中形成的中子星的旋转能量，并将这些能量沉积到爆炸的喷出物中，使物质发出更亮的光。”

“我们知道磁星的存在是因为我们在银河系中看到了它们，”Fong说。“我们认为，它们中的大多数是在大质量恒星爆炸死亡时形成的，留下了这些高度磁化的中子星。然而，有可能在中子星合并中形成一小部分。我们以前从未见过这种证据，更不用说在红外光下了，这使得这个发现很特别。”

奇怪的是明亮kilonova

Kilonovae通常比传统新星亮1000倍，预计会伴随短的伽马射线爆发。kilonovae是两颗紧密结合天体的独特之处，它从合并过程中喷射出的重元素的放射性衰变中发光，产生令人垂涎的元素，如金和铀。

“到目前为止，我们只有一个确认的、样品良好的基洛诺娃，”论文合著者、方嘉德实验室的研究生吉莲·拉斯泰娜嘉德(Jillian raststova)说。“所以，发现一种看起来如此不同的新kilonova是特别令人兴奋的。这一发现让我们有机会探索kilonovae及其遗迹的多样性。”

如果哈勃观测到的意外亮度来自于一颗磁星，它将能量储存在基洛诺瓦物质中，那么，在几年内，从爆炸中喷射出来的物质将产生在无线电波长中显示的光。后续的射电观测可能最终证明这是一颗磁星，从而解释这类天体的起源。

“现在我们有了一个非常有希望的候选人基洛诺瓦，”内贾德说，“我很高兴有新的惊喜，短伽马射线爆发和中子星合并在未来为我们准备。”

关于的研究

哈勃太空望远镜是美国国家航空航天局(NASA)和欧洲航天局(ESA)的国际合作项目。位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心负责管理该望远镜。位于马里兰州巴尔的摩市的太空望远镜科学研究所(STScI)负责哈勃科学操作。STScI是由华盛顿特区的大学天文学研究协会为NASA运作的

这项研究，“短GRB 2005221的宽带对等物z = 0.5536:一个发光的kilonova还是一个带有反向冲击的平行流出物?”该项目得到了美国国家科学基金会(奖励编号为AST-1814782和AST-1909358)和美国宇航局(项目编号为15964)的支持。

主题:研究、空间、技术、温伯格文理学院