王发印教授金沙澳门官网dkk:/戴子高教授课题组

作者: 产品评测  发布:2019-12-13

最近我校天文与空间科学学院王发印教授/戴子高教授课题组在高能暂现源对地球的影响方面取得了新的重要进展,研究成果以“A rapid cosmic-ray increase in BC 3372-3371 from ancient buried tree rings in China”为题于2017年11月14日在Nature Communications上发表(https://www.nature.com/articles/s41467-017-01698-8)。

龙虎网讯4月10日21时,天文学家公布了人类史上首张黑洞照片。该黑洞位于距离地球非常遥远的M87星系,其质量非常巨大,大约是太阳质量的35-65亿倍。然而,宇宙中还存在着大量恒星级的黑洞。天文学界认为,这类恒星级的黑洞一般来源于大质量恒星演化到末期的剧烈塌缩或两个致密天体的并合过程。后者则伴随着短伽玛射线暴和引力波的暴发,是近年来多信使天文学研究的重点。

宇宙高能暂现源(比如伽玛射线暴、超新星和太阳高能质子事件等)对地球环境有重要影响。例如,地球附近的伽玛射线暴和超新星爆发会破坏臭氧层,从而引起地球的生物灭绝。太阳高能质子事件会影响卫星通讯,地球上的通讯系统,电力系统等。虽然宇宙高能暂现源对地球有重要影响,但是它们的爆发率一直是一个谜。树木年轮中的碳14含量是研究它们的爆发率的重要工具。高能暂现源的伽玛波段辐射和它们产生的宇宙线与大气层中的氮原子相互作用,产生了14C。这个元素是不稳定的,它的半衰期为5730年,在考古学中有重要应用。所以14C的丰度可以研究远古时期的高能暂现源。

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南京大学王发印教授、戴子高教授和博士生余海,联合华中科技大学邹远川教授和香港大学郑广生教授,测量了乌木年轮的14C丰度,该乌木是在湖北省宜昌市发现的。测量发现在公元前3372 -3371年14C丰度上升了9‰,上升的时标约为1年。该14C的增加是正常太阳活动产生14C的15倍。由于伽玛射线暴和超新星的爆发率太低,所以他们提出该14C丰度增加事件是由太阳高能质子事件引起。太阳爆发期间(太阳耀斑和日冕物质抛射)产生的激波可以加速质子到10亿电子伏特。这次事件需要太阳耀斑的能量为1035尔格,比已有观测记录以来最大的太阳耀斑卡林顿1859事件要大1000倍。

XT2的X射线特征光变曲线及其相对寄主星系的位置( Xue et al. , 2019, Nature 568,198 )双中子星并合后的直接产物是否仅是黑洞?一直以来尚无定论。

以上工作得到了国家科技部973计划,国家自然科学基金委,江苏省自然科学基金,双一流经费的支持。特别感谢宜昌博物馆提供乌木。

在近日《自然》杂志发表的一篇题为《A magnetarpowered X-ray transient as the aftermath of a binary neutron-star merger》(双中子星并合形成的磁星所驱动的X射线暂现源)的文章中,南京大学天文与空间科学学院的罗斌教授和张彬彬副教授共同参与了这一项发现,首次证实了双中子星并合可以形成磁星,并发现了该磁星所驱动的X射线短时标辐射。由钱德拉空间X射线卫星观测到的暂现源称为“X射线暂现源”,其主要辐射波段为X射线。该X射线源持续时间大约为数小时,并呈现理论预期的平台形状并过渡到下降阶段的光变曲线。

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产生黑洞的过程是天体物理研究的热点问题。此前,主流观点认为,双中子星并合后的直接产物是黑洞。双中子星越靠越近,最终在剧烈碰撞、释放引力波暴之后合二为一,形成一个新的质量更大的致密天体。如果这个新天体的质量超过中子星的质量上限,天体内部物质的压力将难以抗衡星体自身的引力,使得星体迅速坍缩成为一个黑洞。

图1.14C含量随时间的变化

但也有学者对此提出质疑。早在2006年,南京大学的戴子高教授等人曾提出另一种观点,关于双中子星并合后的直接产物除了黑洞,还有另外一种可能性,即两个中子星并合成一个质量更大的中子星,一般这类中子星会带有强大的磁场和较快的自转,通常被称为大质量毫秒磁星。但该类磁星是否存在,已有的天文观测一直未曾证实。

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在2017年的引力波伽玛暴事件中,虽然证实了两个中子星并合过程可以产生伽玛暴,但由于引力波信号偏弱,天文学家并未从引力波数据中确认并合产物究竟是黑洞还是磁星。

图2. 测量结果与标准IntCal13对比

据介绍,如果两个中子星的并合产物是磁星,其所驱动的X射线辐射在空间分布是各向均匀的,若观测者视线方向与短伽玛射线暴喷流方向夹角较大,将预期看到一个没有对应的短伽玛射线暴、光变曲线具有特征平台的X射线暂现源。这类天体将是双子星并合产生磁星的有力证据。

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