您的位置:www.85058.com > 产品评测 > 南京大学参与发现首例磁星驱动的X射线暂现源

南京大学参与发现首例磁星驱动的X射线暂现源

发布时间:2019-12-13 06:52编辑:产品评测浏览(64)

    宇宙高能暂现源(比如伽玛射线暴、超新星和太阳高能质子事件等)对地球环境有重要影响。例如,地球附近的伽玛射线暴和超新星爆发会破坏臭氧层,从而引起地球的生物灭绝。太阳高能质子事件会影响卫星通讯,地球上的通讯系统,电力系统等。虽然宇宙高能暂现源对地球有重要影响,但是它们的爆发率一直是一个谜。树木年轮中的碳14含量是研究它们的爆发率的重要工具。高能暂现源的伽玛波段辐射和它们产生的宇宙线与大气层中的氮原子相互作用,产生了14C。这个元素是不稳定的,它的半衰期为5730年,在考古学中有重要应用。所以14C的丰度可以研究远古时期的高能暂现源。

    该源是否存在更高能的伽射线暴?南京大学天文与空间科学学院高能天体物理与宇宙学课题组的张彬彬副教授利用第一手的费米卫星、INTEGRAL卫星等观测到的数据对该源在伽波段的可能辐射开展了多范围、高精度的搜索,最终证实该源没有对应的伽马射线暴对应体,并给出了严格的观测上限。这一结论对于理解该源的物理本质具有关键作用。国际同行表示,这一发现表明,可以通过磁星的X射线辐射了解中子星的更多秘密。这意味着,来自66亿光年外的光辉,为未来的引力波探测和中子星研究照亮了新的方向。该论文第⼀兼通讯作者中国科技大学的薛永泉教授说。

    南京大学王发印教授、戴子高教授和博士生余海,联合华中科技大学邹远川教授和香港大学郑广生教授,测量了乌木年轮的14C丰度,该乌木是在湖北省宜昌市发现的。测量发现在公元前3372 -3371年14C丰度上升了9‰,上升的时标约为1年。该14C的增加是正常太阳活动产生14C的15倍。由于伽玛射线暴和超新星的爆发率太低,所以他们提出该14C丰度增加事件是由太阳高能质子事件引起。太阳爆发期间(太阳耀斑和日冕物质抛射)产生的激波可以加速质子到10亿电子伏特。这次事件需要太阳耀斑的能量为1035尔格,比已有观测记录以来最大的太阳耀斑卡林顿1859事件要大1000倍。

    张彬彬研究小组布置在南大天文与空间科学学院机房的计算集群

    www.85058.com 1

    www.85058.com 2

    图2. 测量结果与标准IntCal13对比

    随后,研究团队在分析该系列巡天观测的数据时,在其中一个完成于2015年3月的观测里发现了以前只存在理论猜想中的新型X射线信号,在国际上首次证实了双中子星并合直接产物可以是磁星。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,排除了一批核物质模型,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,进而深化了对中子星基本属性的认识。

    以上工作得到了国家科技部973计划,国家自然科学基金委,江苏省自然科学基金,双一流经费的支持。特别感谢宜昌博物馆提供乌木。

    据介绍,如果两个中子星的并合产物是磁星,其所驱动的X射线辐射在空间分布是各向均匀的,若观测者视线方向与短伽玛射线暴喷流方向夹角较大,将预期看到一个没有对应的短伽玛射线暴、光变曲线具有特征平台的X射线暂现源。这类天体将是双子星并合产生磁星的有力证据。

    最近我校天文与空间科学学院王发印教授/戴子高教授课题组在高能暂现源对地球的影响方面取得了新的重要进展,研究成果以“A rapid cosmic-ray increase in BC 3372-3371 from ancient buried tree rings in China”为题于2017年11月14日在Nature Communications上发表(https://www.nature.com/articles/s41467-017-01698-8)。

    然而,中子星距离地球非常遥远,要想观测到双中子星合并的壮丽景象,尤其是X射线爆发信号,必须借助灵敏的太空望远镜。

    图1.14C含量随时间的变化

    产生黑洞的过程是天体物理研究的热点问题。此前,主流观点认为,双中子星并合后的直接产物是黑洞。双中子星越靠越近,最终在剧烈碰撞、释放引力波暴之后合二为一,形成一个新的质量更大的致密天体。如果这个新天体的质量超过中子星的质量上限,天体内部物质的压力将难以抗衡星体自身的引力,使得星体迅速坍缩成为一个黑洞。

    www.85058.com 3

    XT2的X射线特征光变曲线及其相对寄主星系的位置( Xue et al. , 2019, Nature 568,198 )双中子星并合后的直接产物是否仅是黑洞?一直以来尚无定论。

    本文由www.85058.com发布于产品评测,转载请注明出处:南京大学参与发现首例磁星驱动的X射线暂现源

    关键词: