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中意国际协作团队证认出新的引力波事宜光学对应体

  一个由中国迷信院紫金山地理台、意大年夜利国立天体物理研究院、贵州大年夜学构成的国际协作团队在短时标伽玛射线暴(简称短暴)GRB 070809中新发明一例千新星候选体,该任务已被《天然-地理学》(Nature Astronomy)在线发表(https://www.nature.com/articles/s41550-019-0892-y 

  中子星并合过程不只产生强的引力波,也能够产生伽玛暴、千新星也称巨新星等电磁辐射对应体。个中伽玛暴普通来自于并合构成的黑洞放射出的极端相对论性喷流,所以和引力波旌旗灯号的成协率低;而千新星中子星并合过程抛射的超铁(也就是比铁重的)元素的放射性衰变所产生的红外、光学暂现源,它的辐射大年夜致是各向异性的,和引力波旌旗灯号的成协率高。是以千新星是最具探测前景的引力波事宜电磁辐射对应体,有助于处理“超铁元素的来源”这一现代宇宙物理学范畴的严重年夜迷信成绩。全灵敏度运转的先辈LIGO/Virgo探测器对能产生电磁辐射旌旗灯号的中子星并合事宜的探测红移不逾越0.2,而千新星的探测间隔可以更远,是以在提醒一些较高红移处的暂现源的中子星并合来源方面将发挥关键感化。 

  国际上首例,也是迄今独逐一例引力波与千新星成协事宜为GW170817/AT2017gfo。尔后,对引力波事宜的电磁对应体,特别是千新星的搜索热忱绝后低落。例如对中子星黑洞并合事宜GW190814,引力波探测器给出了23平方度的准肯定位但传播鼓吹有强的证据注解此次并合没有物质抛射,国际上8-10米级千里镜VLTKeckGTC, 4米级千里镜DESWHT 等都毅然投入了大年夜量时间停止电磁对应体的搜刮。遗憾的是,LIGO/VirgoO3运转期已过半,但还没有发明与引力波事宜/千新星成协事例。推敲到国际与国际在千新星探测设备上的差距,中意迷信家构成的一个国际团队另辟门路,经过过程对一些“已可地下获得的短暴的汗青数据”的体系分析来证认引力波事宜光学对应体。 

  该团队的最新研究对象为短暴GRB 070809。这个暴的数据较少,是以之前12年里没有任何相干论文发表。但紫金山地理台金志平研究员等人研究发明,这个暴的X射线辐射能谱很硬,且随着时间在变硬。而平日情况下,伽玛暴的X射线余晖的能谱较软,并且随时间会变软。另外,GRB 070809的光学辐射能谱很红。在伽玛暴标准余晖模型下,光学余晖能谱不会软于X射线能谱,除非遭受了严重的尘埃消光。由于该偏向上银河系的消光很小,所以强的消光只能够由宿主星系供献。但哈勃千里镜的深度暴光不雅测注解GRB 070809产生在其宿主星系外面,是以不存在强的消光。别的X射线的数据分析注解该偏向上的氢柱密度与银河系的供献高度吻合,也意味着源的四周没有大年夜量的尘埃。综合这些信息,金志对等人指出GRB 070809是一个产生在宿主星系外面的具有独特光学、X射线辐射能谱的短暴。与其它短暴比拟,GRB 070809有着最软的光学辐射和最硬的X射线谱(图1),没法在正向激波余晖模型中取得解释。作者们认为X射线的独特能谱行动能够反响了中间引擎的经久活动,而极软的光学辐射可以天然的解释为千新星的黑体谱。假设这些解释精确,GRB 070809的一切X及光学辐射都不是来自于伽玛暴的外激波辐射,这与该暴出生在宿主星系以外、暴周介质密度极低的揣摸相分歧。 

1. 一些通亮短暴的早期光学、X射线能谱比较图。留意AT2017gfo是与GW170817/GRB 170817A成协的千新星,具有黑体谱。与其它伽玛暴比拟,GRB 070809具有最软的光学谱及最硬的X射线谱。GRB 070809的红移z尚不肯定,假设z=0.22,则其与AT2017gfoGRB 160821BGRB 061201的光学辐射谱很是类似。假设z=0.47,则该千新星比同时代的AT2017gfo5倍阁下。 

  金志对等人还统计了现阶段具有红移丈量的千新星(及候选体)的性质,发明早期千新星辐射区的温度及速度能够有较宽的分布范围,AT2017gfo能够其实不典范(见图2)并且千新星辐射能够有亚类。推敲到LIGO/Virgo的不雅测注解中子星并合率高达~1000Gpc-3yr-1,并且2022以后由于LIGO-India的参加引力波事宜的定位精度将大年夜幅度晋升,是以几年内人们将具有一个较大年夜的千新星样本,从而更周全的懂得相干物理性质。 

2. 已知红移暴及GRB 070809的千新星(候选体)的性质比较。L代表光度,Tintt’分别代表红移修改后的温度与时间,βΓ代表的是辐射区的速度(以光速为单位)。从图可见,早期千新星的辐射区的温度及速度能够有较宽的分布范围。 

  该项研究取得了国度天然迷信基金、江苏省天然迷信基金和中科院前沿迷信重点研究项目和计谋先导专项B的赞助。

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