几十年来，天文学家通过两秒内消失的伽马射线爆发探测到了两颗中子星的碰撞。但其中一些暴力事件可能会通过持续几分钟的 X 射线闪光而暴露出来。发表在《科学公报》上的一项新研究为这种联系提供了令人信服的证据，表明合并的中子星可能隐藏在起源不确定的宇宙闪光中。
自 2024 年 1 月发射爱因斯坦探测器卫星以来，天文学家已经检测到数百个来自遥远星系的明亮 X 射线闪光。这些闪光被称为快速 X 射线瞬变，其中一些闪光与大质量恒星的死亡有关，而另一些则仍无法解释。在不知道它们的距离和它们发射的能量的情况下，天文学家很难确定它们产生的原因。
Eleonora Troja 教授小组的研究人员在欧洲研究理事会 (ERC) 综合资助的支持下，在识别此类 X 射线瞬变源方面获得了关键观测结果。在收到爱因斯坦探测器卫星的警告后，该团队迅速利用其他望远镜进行观测，包括欧洲南方天文台的甚大望远镜（VLT）和甚大望远镜，以研究爆炸的后果。他们相信他们亲眼目睹了两颗中子星碰撞（或合并）产生的磁铁的诞生。
X 射线闪光持续时间创纪录
中子星是大质量恒星生命终结时留下的超致密恒星尸体。当两颗中子星碰撞时，它们会在太空中发送引力波。这些事件发出的光让人们得以一睹碰撞留下的痕迹。
短暂的伽马射线暴长期以来一直是这些事件的主要信号。 “然而，如果碰撞的残余物是磁性的，那么解体需要更长的时间，”特罗哈教授说，他是爱因斯坦探测欧洲合作组织的成员，也是该论文的共同通讯作者。 “磁铁是快速旋转的中子星，具有巨大的磁场。当它们将磁能衰减到周围环境时，它们可以使任何爆炸更明亮、持续时间更长。当我看到这个新事件的 X 射线数据时，我意识到出了问题。”
该事件名为 EP250704a/GRB 250704B，于 2025 年 7 月 4 日由 SVOM、InSight-HXMT 和爱因斯坦探测器卫星发现。伽马射线爆发持续了大约半秒，而爱因斯坦探测器卫星记录了大约十分钟的明亮 X 射线辐射。 “这是有史以来观测到的中子星合并中最长的即时 X 射线闪光，”在智利使用 VLT 进行后续观测的研究生 Nicolo Pasaleva 说。 “这是一个坐在宇宙最极端力量的前排并发现更多秘密的机会。”
恒星碰撞的新窗口
该团队多年来一直在寻找快速 X 射线瞬变与中子星合并之间的联系，但早期的候选者在提供决定性答案之前就已经消失了。这一次，帕萨列娃在几分钟内做出了反应，并开始观察爆炸发出的光线何时仍然足够明亮以进行详细研究。 “我在火车回家的路上，突然间我开始争分夺秒地从我的笔记本电脑上征用世界上最大的望远镜之一，”帕萨列娃回忆道。
帕萨莱瓦和他的同事使用 VLT 的 X-Shooter 仪器将光分成不同的成分，并确定了清晰的吸收模式，其位置揭示了爆炸与地球的距离，即红移。测量到的 z=0.6610 的红移表明，爆炸早在太阳及其行星形成之前就发生了，并且爆炸发出的光在到达我们之前传播了超过 60 亿年。
研究小组利用 VLT 的 FORS2 仪器的深层图像来寻找一颗明亮的超新星，这是一颗爆炸的恒星，被认为伴随着一颗大质量恒星塌陷产生的持久 X 射线闪光。没有人出现。距离测量、超新星的缺失以及爆炸的特征共同为中子星合并提供了强有力的证据。
帕萨列瓦总结道：“找到这些 X 射线闪光将有助于揭示中子星合并产生磁体的频率。我对下一次引力波观测感到非常兴奋，届时我们可以将其中一个 X 射线闪光与来自同一来源的引力波爆发配对。”
附加信息
这项研究是与国际天文学家合作完成的。主要作者：李岩（北京师范大学）、王晨伟（中国科学院）、Nicolo Pasaleva（罗马第二大学）、Ji Yan（中国科学院）
通讯作者: 张斌斌 (南京大学), Eleonora Troja (罗马大学), 尹一涵 (香港大学), 胡静伟 (中国科学院), 李华丽 (中国科学院)
本研究中使用的 VLT 观测是作为更大计划 114.27LW（PI：Eleonora Troja）的一部分进行的，题为“QUEENB：寻找难以捉摸的中子星和黑洞合并”。
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