中新網(wǎng)北京12月20日電 (記者 孫自法)伽馬射線暴(伽馬暴)是宇宙大爆炸以來最為壯觀的爆發(fā)現(xiàn)象，盡管科學(xué)家們在過去的幾十年里已探測到數(shù)千例伽馬暴，但其起源和爆發(fā)形成中心引擎(也稱中心天體)仍存在諸多未解之謎，也廣受關(guān)注。

　　直接證據(jù)

　　記者12月20日從中國科學(xué)院國家天文臺獲悉，由中國科學(xué)院研制的兩顆科學(xué)衛(wèi)星——天關(guān)(愛因斯坦探針，EP)衛(wèi)星的探路者“萊婭”(LEIA)和“懷柔一號”極目(GECAM)衛(wèi)星，成功捕捉到編號為GRB 230307A的伽馬暴瞬時輻射，科學(xué)家們據(jù)此研究揭示出該伽馬暴的獨(dú)特性質(zhì)，并首次在瞬時輻射階段發(fā)現(xiàn)磁陀星(高速自轉(zhuǎn)且具有極強(qiáng)磁場的中子星)作為伽馬暴爆發(fā)形成中心引擎的直接證據(jù)。

　　這項(xiàng)重要天文學(xué)發(fā)現(xiàn)研究由中國科學(xué)院國家天文臺、中國科學(xué)院高能物理研究所、南京大學(xué)、中國科學(xué)院紫金山天文臺及美國內(nèi)華達(dá)大學(xué)等多家科研機(jī)構(gòu)合作完成，相關(guān)成果論文近日在綜述性學(xué)術(shù)期刊《國家科學(xué)評論》(National Science Review，NSR)上線發(fā)表。

　　兩種理論

　　研究團(tuán)隊(duì)介紹說，學(xué)界關(guān)于伽馬暴中心引擎主要有兩種理論，一種理論認(rèn)為，伽馬暴的中心引擎可能是黑洞，通過其強(qiáng)大的引力快速吸積周圍物質(zhì)，形成吸積盤并驅(qū)動相對論噴流。另一種理論則提出，伽馬暴的中心引擎可能是一顆磁陀星，其磁場強(qiáng)度是地球磁場的數(shù)萬億倍，能夠釋放巨大的磁能為伽馬暴供能。

　　不過，要確定伽馬暴的中心引擎究竟是哪一種并非易事?？茖W(xué)家們需要通過多波段觀測和數(shù)據(jù)分析來尋找線索。例如，一些短伽馬暴的X射線余輝光變曲線中顯示出平臺特征，可能暗示自轉(zhuǎn)周期短至毫秒的磁陀星作為中心引擎的可能性。然而，此前缺乏直接的觀測證據(jù)來驗(yàn)證這些假設(shè)。

　　深入分析

　　2023年3月7日，全球眾多望遠(yuǎn)鏡探測到一例非常明亮而特殊的伽馬暴GRB 230307A，為伽馬暴中心引擎的研究帶來新曙光。雖然其主暴持續(xù)時間較長，表面上屬于長伽馬暴的范疇，但紅外波段的觀測顯示其伴隨著千新星的輻射，且相對于其宿主星系有較大的位置偏移，這些特征表明GRB 230307A可能源自致密星的并合。

　　在本項(xiàng)研究中，基于天關(guān)衛(wèi)星探路者“萊婭”和極目衛(wèi)星成功捕捉到GRB 230307A的瞬時輻射，研究團(tuán)隊(duì)通過對這兩顆科學(xué)衛(wèi)星聯(lián)合獲得的覆蓋從X射線到伽馬射線寬波段(500電子伏至600萬電子伏)數(shù)據(jù)的深入分析，發(fā)現(xiàn)GRB 230307A瞬時輻射的性質(zhì)支持該伽馬暴起源于致密星的并合。

　　尤其值得關(guān)注的是，該伽馬暴在伽馬射線和X射線波段表現(xiàn)出截然不同的特征。具體而言，X射線輻射的持續(xù)時間要顯著長于伽馬射線，且其X射線的能譜與根據(jù)伽馬射線能譜分布向X射線波段外推的結(jié)果存在顯著差異，特別是在伽馬射線輻射消失后，X射線波段顯現(xiàn)出由磁陀星驅(qū)動的輻射成分。

　　全球聯(lián)合

　　天關(guān)衛(wèi)星寬視場X射線望遠(yuǎn)鏡(英文縮寫WXT，中文昵稱“萬星瞳”)載荷科學(xué)家、“萊婭”負(fù)責(zé)人、中國科學(xué)院國家天文臺凌志興正高級工程師說，作為天關(guān)衛(wèi)星“萬星瞳”載荷的一個實(shí)驗(yàn)?zāi)K，“萊婭”搭載空間新技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射具有重大意義，它為“萬星瞳”載荷提供了在軌驗(yàn)證試驗(yàn)的機(jī)會，確保“萬星瞳”在實(shí)際運(yùn)行中能夠達(dá)到預(yù)期的性能。

　　天關(guān)衛(wèi)星首席科學(xué)家、中國科學(xué)院國家天文臺袁為民研究員指出，“萊婭”獲取的科學(xué)數(shù)據(jù)極具科學(xué)價值。其成功捕捉到GRB 230307A的瞬時輻射，揭示了該伽馬暴的獨(dú)特性質(zhì)，這一發(fā)現(xiàn)，不僅證實(shí)磁陀星可作為伽馬暴的中心引擎，更為研究致密天體的物態(tài)性質(zhì)提供重要依據(jù)。

　　極目衛(wèi)星首席科學(xué)家、中國科學(xué)院高能物理研究所熊少林研究員表示，GRB 230307A是極目衛(wèi)星繼精確測量千年一遇的最亮伽馬暴之后發(fā)現(xiàn)的又一個極端明亮的伽馬暴。這個重要伽馬暴首先由極目衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)并及時向國際天文界通報，從而開啟了全球范圍內(nèi)的聯(lián)合觀測。

　　據(jù)了解，天關(guān)衛(wèi)星是中國科學(xué)院空間科學(xué)(二期)戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)立項(xiàng)并實(shí)施的空間科學(xué)衛(wèi)星系列任務(wù)之一，由中國科學(xué)院主導(dǎo)，歐洲空間局、馬普地外物理研究所和法國國家空間研究中心參與研制。極目衛(wèi)星是中國科學(xué)院空間科學(xué)戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)研制的科學(xué)衛(wèi)星，由中國科學(xué)院高能物理研究所提出概念，聯(lián)合中國科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院、中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心等研制。(完)