
香港文匯報訊(記者 莫楠)由香港大學、南京大學及中國科學院高能物理研究所組成的聯合研究團隊,在天體物理學領域取得重大突破。團隊首次在劇烈的宇宙爆炸——伽馬射線暴(GRB)中,成功捕捉到新生「毫秒磁星」發出的周期性脈動信號,猶如探測到宇宙深處的「心跳」。這項發現為磁星驅動宇宙極端爆炸的理論提供了最直接證據,研究成果已發表於國際頂尖期刊《自然·天文學(Nature Astronomy)》。
研究團隊在2023年3月透過中國「極目」衛星(GECAM-B、GECAM-C)及美國費米伽馬射線空間望遠鏡,觀測到編號為GRB 230307A的伽馬射線暴事件。該事件為人類有史以來觀測到第二亮的伽馬射線暴。在分析超過60萬組數據後,團隊發現一個頻率為909赫茲、僅持續160毫秒的準周期振盪信號,顯示一顆每秒旋轉近千次的「毫秒磁星」正在形成。
論文第一作者、南京大學博士生陳潤潮形容:「這就像聽到了新生星體的第一聲心跳。」
伽馬射線暴通常由緻密星體合併或大質量恆星坍縮引發,學界長期爭論其殘骸會形成黑洞還是磁星。是次觀測的GRB 230307A爆發時間長達一分鐘,與一般不足兩秒的短暴特徵不符,為研究提供關鍵線索。
港大物理學系講座教授、論文共同通訊作者張冰指出,團隊提出的理論解釋:磁星通過極強磁場在噴流中留下周期性訊號,但因噴流快速演化,訊號僅在輻射不對稱時短暫可見。「這證明有些伽馬射線暴並非由黑洞驅動,而是由新生磁星主導。」
此前,科學家僅能透過餘輝間接推論伽馬射線暴的驅動機制。是次研究首次直接觀測到磁星自轉的信號,張冰強調:「這徹底改變了我們對宇宙極端爆炸的理解,證明磁星可在緻密星合併後存活並發揮作用。」他更指這為「多信使天文學」開闢了新前沿,把伽馬射線、引力波和緻密星物理緊密聯繫在一起。
展望未來,團隊計劃在更多明亮的伽馬射線暴中尋找類似的脈動訊號。每一次探測都將使科學家更接近理解緻密星的生死演化、磁星在宇宙演化中的角色,以及極端天文物理現象的起源。張冰指:「隨着更先進的太空天文台投入使用,我們有望捕捉到更多這樣的瞬息訊號。每一次來自空間深處的心跳,都將講述在最極端條件下神秘宇宙故事。」
南京大學教授張彬彬、中科院高能所研究員熊少林與港大教授張冰共同擔任通訊作者。研究得到科技部重點研發計畫、國家自然科學基金、中國太空站計畫、江蘇省雙創計畫、國家「雙一流」建設經費的支持。「懷柔一號」極目衛星由中科院「太空科學(第二期)」策略性先導科技專案部署研發。
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