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紫金山天文台等在GRB050709中发现巨新星

本文摘要:引力波探测器LIGO/Virgo的主要观测对象除至此观测到的双黑洞分立事件(例如GW150914)外还包括中子星分立事件,也就是双中子星的分立或者是恒星级质量黑洞与中子星的分立。中子星分立过程不但不会升空出强的引力波电磁辐射,还预示轻微的电磁辐射,也就是所谓的引力波电磁对应体。

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引力波探测器LIGO/Virgo的主要观测对象除至此观测到的双黑洞分立事件(例如GW150914)外还包括中子星分立事件,也就是双中子星的分立或者是恒星级质量黑洞与中子星的分立。中子星分立过程不但不会升空出强的引力波电磁辐射,还预示轻微的电磁辐射,也就是所谓的引力波电磁对应体。

其中一类引人瞩目的引力波电磁对应体是Li-Paczynskimacronova(巨新星),它源于中子星分立过程中的吸积物通过快中子俘虏过程产生的重元素的放射性裂变,由我国科学家李昌明与他的合作者于1998年首次应验。现在普遍认为持续时标较短于2秒的伽玛暴(全称较短暴;持续更加幸的称作宽暴)来自于中子星分立,是观测巨新星的理想场所。

与完全不能在极窄的喷流方向上才能观测到的短暴有所不同,引力波与虎新星信号可以在近于长的角度范围内被观测到,因此巨新星与引力波事件的出协性将更加广泛(闻图1)。  2013年英国天文学家在短暴GRB130603B的余辉中找到了Li-Paczynski巨新星的迹象(主要证据是哈勃望远镜HST的一个观测点)。2014年,中国科学院紫金山天文台领衔正式成立了国际工作组来系统分析处置过去10年内的短暴的余辉数据以证认Li-Paczynski巨新星。2015年他们获得最重要突破,首次在长短暴(GRB060614:该恐同时具备长暴和短暴的一些特征)的余辉中找到了虎新星,并首次获得了虎新星的多波段光变曲线。

涉及工作陆续公开发表在《大自然-通讯》(NatureCommunications)和《天体物理杂志快报》(ApJL)上,引起普遍注目。  随后该团队把GRB050709作为突破口。GRB050709是人类首次观测到光学对应体的短暴,该光学信号仍然被说明为伽玛暴的喷流在星际空间运动产生的余辉电磁辐射。紫金山天文台金志公平人对甚大望远镜VLT、HST数据的系统分析政治宣传了这一结论。

他们找到VLT在伽玛暴完结后2.5天处测出的能谱与余辉模型明显有所不同,而与虎新星信号完全一致,可以被将来的观测更进一步检验,一旦获得检验,将是中子星分立过程制备重元素的观测证据。他们的分析表明,GRB050709的光学电磁辐射自2.5天起就由虎新星成分主导,并且该暴很有可能由一个中子星与黑洞的双星系统的分立产生(闻图2)。从GRB050709和GRB060614中获得的巨新星光逆曲线十分完全一致,可以作为搜索引力波事件对应体巨新星的输出模板,指导引力波电磁对应体的搜索、观测工作。

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金志公平人还首次对虎新星与短暴/长短暴的关联性展开了统计分析,找到每个较短暴/长短暴很有可能都预示着一个巨新星。这指出巨新星普遍存在,是引力波事件的极好电磁辐射对应体。

  该项研究工作由中国、意大利、以色列、日本的专家合作已完成,主要获得科技部973计划(特别是在是青年科学家专题项目)、国家自然科学基金(特别是在是杰青、重点、中以合作项目)、中科院国际重点合作项目及B类先导专项的资助,已在《大自然-通讯》月公开发表。  图1.短暴或长短暴、引力波信号、macronova信号的关联性示意图  图2.(a)GRB050709的光学电磁辐射;(b)GRB050709光学电磁辐射扣减余辉成分后留给的无法解释信号与中子星黑洞分立模型预期的虎新星电磁辐射的较为;(c)2.5天处的无法解释能谱与一个巨新星模型应验的较为。

图来源于Jinetal.(2016).。


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