2024-12-21
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中新網(wǎng)北京12月20日電 (記者 孫自法)伽馬射線暴(伽馬暴)是宇宙大爆炸以來最為壯觀的爆發(fā)現(xiàn)象,盡管科學家們在過去的幾十年里已探測到數(shù)千例伽馬暴,但其起源和爆發(fā)形成中心引擎(也稱中心天體)仍存在諸多未解之謎,也廣受關注。
記者12月20日從中國科學院國家天文臺獲悉,由中國科學院研制的兩顆科學衛(wèi)星——天關(愛因斯坦探針,EP)衛(wèi)星的探路者“萊婭”(LEIA)和“懷柔一號”極目(GECAM)衛(wèi)星,成功捕捉到編號為GRB 230307A的伽馬暴瞬時輻射,科學家們據(jù)此研究揭示出該伽馬暴的獨特性質(zhì),并首次在瞬時輻射階段發(fā)現(xiàn)磁陀星(高速自轉且具有極強磁場的中子星)作為伽馬暴爆發(fā)形成中心引擎的直接證據(jù)。
這項重要天文學發(fā)現(xiàn)研究由中國科學院國家天文臺、中國科學院高能物理研究所、南京大學、中國科學院紫金山天文臺及美國內(nèi)華達大學等多家科研機構合作完成,相關成果論文近日在綜述性學術期刊《國家科學評論》(National Science Review,NSR)上線發(fā)表。
研究團隊介紹說,學界關于伽馬暴中心引擎主要有兩種理論,一種理論認為,伽馬暴的中心引擎可能是黑洞,通過其強大的引力快速吸積周圍物質(zhì),形成吸積盤并驅動相對論噴流。另一種理論則提出,伽馬暴的中心引擎可能是一顆磁陀星,其磁場強度是地球磁場的數(shù)萬億倍,能夠釋放巨大的磁能為伽馬暴供能。
不過,要確定伽馬暴的中心引擎究竟是哪一種并非易事??茖W家們需要通過多波段觀測和數(shù)據(jù)分析來尋找線索。例如,一些短伽馬暴的X射線余輝光變曲線中顯示出平臺特征,可能暗示自轉周期短至毫秒的磁陀星作為中心引擎的可能性。然而,此前缺乏直接的觀測證據(jù)來驗證這些假設。
2023年3月7日,全球眾多望遠鏡探測到一例非常明亮而特殊的伽馬暴GRB 230307A,為伽馬暴中心引擎的研究帶來新曙光。雖然其主暴持續(xù)時間較長,表面上屬于長伽馬暴的范疇,但紅外波段的觀測顯示其伴隨著千新星的輻射,且相對于其宿主星系有較大的位置偏移,這些特征表明GRB 230307A可能源自致密星的并合。
在本項研究中,基于天關衛(wèi)星探路者“萊婭”和極目衛(wèi)星成功捕捉到GRB 230307A的瞬時輻射,研究團隊通過對這兩顆科學衛(wèi)星聯(lián)合獲得的覆蓋從X射線萬電子伏)數(shù)據(jù)的深入分析,發(fā)現(xiàn)GRB 230307A瞬時輻射的性質(zhì)支持該伽馬暴起源于致密星的并合。
尤其值得關注的是,該伽馬暴在伽馬射線和X射線波段表現(xiàn)出截然不同的特征。具體而言,X射線輻射的持續(xù)時間要顯著長于伽馬射線,且其X射線的能譜與根據(jù)伽馬射線能譜分布向X射線波段外推的結果存在顯著差異,特別是在伽馬射線輻射消失后,X射線波段顯現(xiàn)出由磁陀星驅動的輻射成分。
天關衛(wèi)星寬視場X射線望遠鏡(英文縮寫WXT,中文昵稱“萬星瞳”)載荷科學家、“萊婭”負責人、中國科學院國家天文臺凌志興正高級工程師說,作為天關衛(wèi)星“萬星瞳”載荷的一個實驗模塊,“萊婭”搭載空間新技術試驗衛(wèi)星發(fā)射具有重大意義,它為“萬星瞳”載荷提供了在軌驗證試驗的機會,確?!叭f星瞳”在實際運行中能夠達到預期的性能。
天關衛(wèi)星首席科學家、中國科學院國家天文臺袁為民研究員指出,“萊婭”獲取的科學數(shù)據(jù)極具科學價值。其成功捕捉到GRB 230307A的瞬時輻射,揭示了該伽馬暴的獨特性質(zhì),這一發(fā)現(xiàn),不僅證實磁陀星可作為伽馬暴的中心引擎,更為研究致密天體的物態(tài)性質(zhì)提供重要依據(jù)。
極目衛(wèi)星首席科學家、中國科學院高能物理研究所熊少林研究員表示,GRB 230307A是極目衛(wèi)星繼精確測量千年一遇的最亮伽馬暴之后發(fā)現(xiàn)的又一個極端明亮的伽馬暴。這個重要伽馬暴首先由極目衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)并及時向國際天文界通報,從而開啟了全球范圍內(nèi)的聯(lián)合觀測。
據(jù)了解,天關衛(wèi)星是中國科學院空間科學(二期)戰(zhàn)略性先導科技專項立項并實施的空間科學衛(wèi)星系列任務之一,由中國科學院主導,歐洲空間局、馬普地外物理研究所和法國國家空間研究中心參與研制。極目衛(wèi)星是中國科學院空間科學戰(zhàn)略性先導科技專項研制的科學衛(wèi)星,由中國科學院高能物理研究所提出概念,聯(lián)合中國科學院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院、中國科學院國家空間科學中心等研制。(完)
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