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中國科大發(fā)現(xiàn)首例磁星驅動的X射線暫現(xiàn)源 中子星是大質量恒星演化后期發(fā)生超新星爆炸以后形成的致密天體，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（即核密度，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(guī)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（例如物態(tài)方程）的認識還是相對模糊的。 雙中子星并合的直接產(chǎn)物除了黑洞之外是否還可能是中子星，一直以來尚無定論。早在2006年南京大學戴子高教授領銜的一項理論研究就預言，如果中子星物態(tài)方程足夠硬，即壓強隨著核密度變大而顯著增加，則至少應有一些雙中子星并合事件在產(chǎn)生引力波暴的同時，會產(chǎn)生大質量毫秒快轉的極強磁場中子星（即毫秒磁星，其磁場為地表磁場的上百萬億倍；見圖1）或者甚至是穩(wěn)定的中子星。由于磁星所驅動的X射線輻射基本各項同性，因而如果觀測視線與其噴流（會產(chǎn)生短伽瑪射線暴）方向夾角較大時，我們將預期看到一個沒有對應的短伽瑪射線暴、光變曲線具有特征平臺期的X射線暫現(xiàn)源，然而這樣的天體卻從未被發(fā)現(xiàn)。  圖1：遙遠宇宙中神秘磁星的假想圖（圖像創(chuàng)作：王國燕、何聰） 薛永泉教授等人在迄今為止最深、最靈敏的X射線巡天——七百萬秒錢德拉南天深場（7Ms CDF-S）里發(fā)現(xiàn)了一個新型的X射線暫現(xiàn)源（稱為CDF-S XT2，簡稱XT2；其X射線輻射僅持續(xù)了約7個小時），其紅移為0.738，即距離我們約66億光年遠。觀測數(shù)據(jù)與理論分析顯示：（1）XT2沒有伽瑪射線探測。（2）XT2的光變曲線具有從平臺期（即光度基本不變）到下降期（光度隨時間t成-2次方冪律衰減）快速演化的特征形狀與時標（見圖2左上及圖2下），與理論預言的大質量毫秒磁星產(chǎn)生的X射線輻射完美吻合。（3）XT2位于其寄主星系的外沿（見圖2右上），這和雙中子星受超新星爆炸不對稱的反沖力作用被“踢出”至星系邊緣的圖像吻合；而且基于XT2寄主星系各項物理屬性算出的XT2起源于雙致密星并合的概率非常得高。（4）估算的類似XT2的暫現(xiàn)源事件發(fā)生率被修正到位于近鄰宇宙里的值時，其與由第一例雙中子星并合引力波事件GW170817可靠導出的雙中子星并合發(fā)生率相符，從而進一步支持了XT2的雙中子星并合起源。以上論據(jù)一致表明，XT2是首例雙中子星并合形成的磁星所驅動的X射線暫現(xiàn)源，且其沒有對應的短伽瑪射線暴。 |
