IT之家 12 月 11 日消息，據(jù)央視新聞報道，伽馬射線暴（Gamma-ray Burst，簡稱 GRB），又稱伽馬暴，是遙遠星系里發(fā)生的高能射線，它在一秒鐘內(nèi)釋放的能量，相當于太陽大約 50 億年所釋放的能量總和，被稱為宇宙中最強大的事件。中國科學家本周提出伽馬射線暴的起源新模型在國際學術(shù)期刊《自然》發(fā)表，研究結(jié)果挑戰(zhàn)了既往的觀點。
據(jù)南京大學天文與空間科學學院網(wǎng)站，太陽一秒鐘釋放的能量大概可供人類使用幾十萬年。自宇宙誕生以來，有一類天體事件居然可以在一秒鐘釋放出太陽畢生的能量總和，它就是最猛烈的天體爆發(fā)現(xiàn)象 —— 伽馬射線暴。
12 月 8 日，南京大學天文與空間科學學院張彬彬教授研究團隊領(lǐng)銜在全球頂級科研期刊《自然》發(fā)表論文“A long-duration gamma-ray burst with a peculiar origin”。該團隊發(fā)現(xiàn)了一例觀測上具有特殊意義的伽馬射線暴 GRB 211211A，通過詳盡的數(shù)據(jù)分析得出這一長伽馬暴與千新星成協(xié)的證據(jù)，并原創(chuàng)性地提出了這一事件背后的特殊物理起源，指出其前身星可能為中子星-白矮星并合系統(tǒng)。
伽馬射線暴是來自宇宙深處的一種伽馬射線輻射突然增強并快速衰減的爆發(fā)現(xiàn)象。自 1967 年被人類首次發(fā)現(xiàn)以來，伽馬射線暴的觀測樣本已有近萬個。通過對這些大樣本的統(tǒng)計，人們發(fā)現(xiàn)，伽馬射線暴的持續(xù)時間覆蓋了從數(shù)毫秒到數(shù)千秒的范圍，其分布以兩秒為界呈現(xiàn)出顯著的雙峰結(jié)構(gòu)。因此伽馬射線暴被分為短暴和長暴，其典型持續(xù)時間分別在 0.5 秒和 25 秒左右。
IT之家了解到，長短暴的物理起源一直是天文學家爭論的焦點。南京大學張彬彬教授研究團隊近日發(fā)表于《自然》期刊的論文揭示了一例特殊物理起源的長伽馬射線暴事件，進一步證明了伽馬暴起源的多樣性。
據(jù)介紹，這一特殊的伽馬暴事件編號為 GRB 211211A。其獨特之處在于，它雖是一個長暴，卻與千新星有明確的關(guān)聯(lián)。該研究團隊首先對它的瞬時輻射數(shù)據(jù)做了詳盡的分析，發(fā)現(xiàn)它的光變曲線由一個 13 秒的主要爆發(fā)階段和一個 55 秒的延展輻射階段組成。其延展輻射特征與以往的“尾巴輻射”明顯不同，呈現(xiàn)顯著的高能輻射且能譜峰值能量遠高于硬 X 射線的能量范圍。這就意味著，人們無法像以前一樣通過“冰山效應”將其解釋為內(nèi)秉的短暴，只能將其確定無疑地歸類為長暴。然而，這一伽馬暴的其它瞬時輻射特征、宿主星系特征和超新星缺失都與典型長暴的特征不符，卻出奇地與致密星并合起源的短暴高度一致。南京大學張彬彬教授研究團隊通過多波段觀測數(shù)據(jù)尋找到了千新星輻射存在的證據(jù)，從而一錘定音地確定了 GRB 211211A 的并合起源。這是首次發(fā)現(xiàn)爆發(fā)時間遠超短暴典型時間的致密星并合起源的長伽馬暴，也是首次發(fā)現(xiàn)來自長暴的千新星。
GRB 211211A 獨一無二的觀測特征挑戰(zhàn)了科學家們對伽馬射線暴前身星系統(tǒng)和中心引擎模型的認知。首先，超新星缺失可以直接排除此暴起源于大質(zhì)量恒星核坍縮的可能性；其次，主要爆發(fā)階段的 13 秒時長超過了統(tǒng)計上短暴持續(xù)時間的上限（9 秒），而理論上中子星-中子星 / 黑洞并合所提供的中心引擎吸積時標也很難達到如此長的時間。該研究團隊進一步指出，現(xiàn)有的前身星模型都無法解釋此暴獨特的觀測特征。因此，為解釋該持續(xù)時間，研究者必須要提出一種新的前身星模型，其前身星系統(tǒng)必須包含密度低于中子星物質(zhì)密度的致密天體，方可滿足中心引擎的吸積時標達到數(shù)十秒的要求。此外，這一系統(tǒng)也必須產(chǎn)生足夠的中子物質(zhì)來支持千新星的產(chǎn)生?；谏鲜龇治觯碌那吧硇窍到y(tǒng)已彰明較著，即白矮星-中子星并合系統(tǒng)。該研究團隊認為，白矮星-中子星并合之后產(chǎn)生了一個快速自轉(zhuǎn)、高度磁化的中子星，即磁星。磁星的旋轉(zhuǎn)能和磁能驅(qū)動了 55 秒的延展輻射和數(shù)千秒的 X 射線平臺輻射，并為千新星提供了額外的能量注入。該研究團隊首次提出這一方案來解釋 GRB 211211A，并指出其能夠自洽且完整地符合該暴的所有觀測特征。未來的低頻引力波探測器有望證實這種前身星系統(tǒng)的存在。
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