神秘的千新星爆炸余辉可能首次被科学家发现

来自美国西北大学的天文学家可能首次探测到了千新星的余辉。当两颗中子星--宇宙中密度最大的一些天体--合并时就会出现千新星新星，其产生的亮度是传统新星的1000倍。在这种情况下，一个狭窄的、离轴的高能粒子喷射会伴随发生合并事件，被称为GW170817。

在合并的三年半之后，喷流逐渐消失并揭示了一个新的神秘的X射线来源。

作为对这个新X射线源的主要解释，天体物理学家认为，合并产生的膨胀碎片产生了一个冲击--类似于超音速飞机的音爆。这个冲击然后加热了周围的物质并产生X射线发射，其被称为千新星的余辉。另一种解释是，由于中子星合并而形成的物质向黑洞坠落从而导致了X射线的产生。

无论哪种情况都将是该领域的首例。这项研究于2022年2月28日发表在《The Astrophysical Journal Letters》上。

领导这项新研究的西北大学的Aprajita Hajela说道：“在研究中子星合并的后果方面，我们已经进入了未知的领域。我们是第一次看这样新的和不寻常的东西。这使我们有机会研究和了解新的物理过程，而这些过程是以前没有被观察到过的。”

Hajela是西北大学天体物理学跨学科探索与研究中心(CIERA)的研究生，也是温伯格文理学院物理和天文学系的学生。

2017年8月17日，GW170817作为第一个同时被引力波和电磁辐射探测到的中子星合并并由此创造了历史。从那时起，天文学家一直在使用世界各地和太空中的望远镜来研究这一事件的电磁波谱。

通过利用NASA的钱德拉X射线天文台，天文学家们观察到中子星合并产生的非常接近光速的喷流所发出的X射线。从2018年初开始，随着喷气机的持续减速和扩张，喷气机的X射线发射稳步减弱。然后，Hajela和她的团队注意到从2020年3月到2020年底，亮度的下降停止了，另外，X射线发射的亮度变得大致恒定。这是一条重要的线索。

来自加州大学伯克利分校的天体物理学家、该研究的论文资深作者Raffaella Margutti指出：“X射线迅速停止衰减的事实是我们最好的证据，它表明在这个来源的X射线中，除了喷气之外还有其他东西被探测到。似乎需要一个完全不同的X射线源来解释我们所看到的东西。”

研究人员认为，千新星的余辉或黑洞可能在X射线背后。这两种情况以前都没有被观察到。

“这要么是我们第一次看到千新星的余辉，要么是我们第一次看到物质在中子星合并后落到黑洞上，”研究报告的共同作者Joe Bright说道，“无论哪种结果都将还会令人非常兴奋。”

为了区分这两种解释，天文学家将在X射线和无线电波中持续监测GW170817。如果它是一个千新星的余辉，那么预计X射线和无线电发射将会在未来几个月或几年内变得更加明亮。如果解释涉及到物质落到一个新形成的黑洞上，那么X射线的输出应该保持稳定或迅速下降并且随着时间的推移将不会检测到无线电发射。

这项研究的报告共同作者、西北大学CIERA博士后Kate Alexander表示：“对GW170817的进一步研究可能会产生深远的影响。对千新星余辉的探测将意味着这次合并没有立即产生一个黑洞。另外，这个天体可能为天文学家提供一个机会，即研究物质是如何在黑洞诞生几年后落到它身上的。”