難以置信也難以解釋，科學家觀測到一次莫名的宇宙爆炸事件

2020-11-14 星空天文

中子星合併為磁星？

一次短伽馬射線暴產生了10倍於理論預測值的紅外輻射。NASA / ESA

今年5月22日，天文望遠鏡在距離地球十分遙遠的宇宙中偵測到了一次短伽馬射線暴。而接下去發生的事情讓天文學家既感到震驚又感到不可思議。

通常認為，短伽馬射線暴是中子星合併產生的。理論模型預言中子星合併產生的紅外輻射量只會在一個相對固定的範圍內波動。但是在對這個伽馬射線暴源頭進行了深入持續的觀測之後人們發現，其產生的紅外輻射量比理論預言高出10倍以上。據此天文學家認為，此次中子星合併形成的不是黑洞，也不是一顆普通的中子星，而是別的什麼。

過量的紅外輻射是哈勃太空望遠鏡發現的。中子星合併過程中產生的紅外線通常是重元素，比如金、鉑、鈾合成的副產品。中子星是大質量恆星爆炸後殘留的緻密內核，而中子星和中子星的合併過程被稱為「千新星」爆發。千新星爆發的亮度可以達到普通新星的千倍以上。

過量的紅外輻射意味著在這顆千新星爆發的過程中，拋射物遭遇到了額外的能量輸入；而產生這些能量的，很可能是一顆新出現的「磁星」，亦即這兩顆中子星合併後的產物。

千新星出現的方位。NASA / ESA

磁星是一種磁場超級強大的特殊中子星。唯有磁星的超強磁場才能產生這些額外的能量。天文學家一直奇怪磁星的超強磁場究竟是怎麼形成的。通常認為磁星也是大質量恆星爆炸後殘留下來的內核。但此次事件表明，磁星也有可能是中子星合併的產物。而在最近的研究中有天文學家認為，磁星還是宇宙中另外一種神秘現象——快速射電暴的始作俑者。

研究人員觀測到了此次中子星合併事件中紅外輻射強度從最高點逐漸減退的整個過程。哈勃太空望遠鏡在伽馬射線暴發生後很短時間內就捕捉到了與其對應的紅外輻射源。隨後又在第16天和55天對其進行了重新觀測。最終讓天文學家相信他們確實看到了一次難以置信也難以解釋的宇宙爆炸事件。

中子星合併形成磁星的過程。NASA / ESA

參考
The Broad-band Counterpart of the Short GRB 200522A at z=0.5536: A Luminous Kilonova or a Collimated Outflow with a Reverse Shock?
https://arxiv.org/abs/2008.08593

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