两个中子星合并时，并不会形成黑洞，而是形成一个磁性怪物

很久以前，在整个宇宙中，巨大的伽马射线爆发在半秒钟内释放出的能量比太阳在整个100亿年的生命中所产生的能量还要多。

图注：此图显示了由两个中子星合并产生的千新星发出的光。最高新星的峰值亮度达到经典千新星峰值亮度的10,000倍的新星，在宿主星系的左上方显示为亮点（由箭头指示）。据信中子星的合并产生了一个磁星，它具有非常强大的磁场。磁星产生的能量使爆炸产生的物质变亮。

由西北大学领导的天体物理学小组研究了用光、X射线、近红外和无线电波所产生的令人难以置信的明亮爆炸之后，认为它有可能发现了磁星的诞生。

研究人员认为，磁星是由两个前所未有的中子星合并而成的。合并产生了一个灿烂的千新星事件，这是有史以来最明亮的一次，它的光终于在2020年5月22日到达地球。光首先是伽马射线爆炸，称为短伽马射线爆炸。

“当两个中子星合并时，最常见的预测结果是它们形成了一个重中子星，它会在几毫秒或更短的时间内坍塌成黑洞。” 西北大学的方文辉（Wen-fai Fong）说，“我们的研究表明，对于这种特殊的短伽玛射线爆发，较重天体可能幸存了下来。它没有塌陷成黑洞，而是变成了磁星：具有大磁场的快速旋转的中子星，将能量倾倒入它周围的环境，并创造出我们所看到的非常明亮的光芒。”

这项研究已被《天体物理学杂志》接受，并将于今年晚些时候在线发表。

方先生是西北大学温伯格文理学院的物理学和天文学助理教授，也是CIERA（天体物理学跨学科探索与研究中心）的成员。该研究涉及方的实验室的两名本科生，三名研究生和三名博士后研究员。

“正在发生一种新现象”

在NASA的尼尔·盖勒斯·斯威夫特天文台首次发现光后，科学家迅速征募了其他望远镜，包括NASA的哈勃太空望远镜、超大型阵列、W.M.凯克天文台和Las Cumbres天文台全球望远镜网络——研究爆炸的后果及其宿主星系。

与X射线和无线电观察相比，哈勃探测到的近红外发射太亮了。实际上，它比预期的要亮10倍。

图注：此图显示了形成磁动力千新星的顺序，其峰值亮度高达经典千新星的10,000倍。1）两个绕轨道运行的中子星越来越近地螺旋在一起。2）它们碰撞并融合，引发爆炸，在半秒钟内释放出的能量比太阳在其整个100亿年的寿命中产生的能量还要多。3）合并形成了一个更大的中子星，称为磁星，它具有异常强大的磁场。4）磁星将能量沉积到喷射的物质中，使其在红外波长下意外地发光。

“随着数据的进入，我们正在形成产生所看到的光的机理的图片。” 这项研究的联合研究员，英国巴斯大学的坦莫·拉斯卡（Tanmoy Laskar）说，“当我们获得哈勃观测数据时，我们必须彻底改变我们的思维过程，因为哈勃添加的信息使我们意识到我们必须放弃传统思维，因为这是一个正在发生新的现象。然后我们必须弄清楚关于这些极高能爆炸背后的物理意义是什么。”

磁性怪物

方和她的团队讨论了几种解释哈勃看到的异常亮度（称为短伽马射线爆发）的可能性。研究人员认为，短暂的爆发是由两个中子星合并而成的，这两个中子星是围绕着太阳质量的非常密集的物体，压缩到像芝加哥这样的大城市中。虽然大多数短时间伽马射线爆发可能会导致黑洞，但在这种情况下合并的两个中子星可能已经结合在一起，形成了一个磁场非常强大的磁星，即一个超大质量的中子星。

“基本上，这些固定在恒星上的磁场线以每秒大约1000次的速度旋转，这会产生磁化的风。” 拉斯卡解释说，“这些自旋场线提取了合并过程中形成的中子星的旋转能量，并将该能量从爆炸中沉积到喷射器中，使物质发光得更加明亮。”

“我们知道存在磁星是因为我们在银河系中看到了它们。” 方说，“我们认为，它们中的大多数是由大质量恒星的爆炸性死亡形成的，从而将这些高度磁化的中子星遗留下来。但是，中子星合并中可能有小部分形式存在。我们以前从未见过证据，更不用说了在红外光下，这一发现变得非常特别。”

异常明亮的千新星

通常比经典新星亮1000倍的千新星（Kilonovae）会伴随短暂的伽马射线爆发。两个致密天体合并的独特之处在于，合并过程中排出的重元素的放射性衰变产生了千新星发光，产生了令人垂涎的元素，如金和铀。奇闻呀 WwW.QiwENya.COm

“迄今为止，我们只有一个经过确认并经过充分采样的新星。”这篇论文的合著者，方氏实验室的研究生吉利安·拉斯丁贾德（Jillian Rastinejad）说， “因此，找到看起来如此不同的新潜在千新星特别令人兴奋。这一发现为我们提供了探索千新星及其遗留物体多样性的机会。”

如果哈勃望远镜看到的意外亮度来自将能量沉积到千伏核物质中的磁星，那么在短短几年内，从爆发中弹出的物质将产生以无线电波长显示的光。后续的无线电观测可能最终证明这是一个磁星，从而可以解释这些物体的起源。

拉斯汀贾德说：“现在，我们有了一个非常明亮的候选星空，我为不久的伽马射线爆发和中子星合并为我们带来的新惊喜感到高兴。”