科學家發現雙中子星并合形成磁星所驅動的X射線暫現源

　　在國家自然科學基金項目（批準號：11473026，11890693，11421303，11673010，11833003）等資助下，中國科學技術大學物理學院天文學系薛永泉教授課題組與國內外多位合作者在中子星研究方面取得重要進展，他們發現了首例雙中子星并合形成的磁星所驅動的X射線暫現源。該成果以“A Magnetar-powered X-ray Transient as the Aftermath of A Binary Neutron-star Merger”（雙中子星并合形成的磁星所驅動的X射線暫現源）為題，于2019年4月10日在Nature（《自然》）上在線發表。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-019-1079-5。

　　中子星幾乎全部由中子組成，具有超高密度、超強磁場等極端物理屬性，是檢驗基本物理規律極佳的天然實驗室。然而，人們迄今對于中子星自身基本屬性的認識還是相對模糊的。例如，雙中子星并合的直接產物除了黑洞之外是否還可能是中子星？有理論預言，如果中子星內部物質壓強隨著核密度變大而顯著增加，則雙中子星并合可以產生大質量毫秒快轉的極強磁場中子星（即大質量毫秒磁星，如圖1）或者甚至是穩定的中子星。但是，這樣的磁星多年來從未被觀測所證實。

　　該團隊利用自己研發的光變診斷新方法，在當今最深、最靈敏的X射線巡天——七百萬秒錢德拉南天深場中，發現了一個僅持續約7個小時的新型X射線暫現源（簡稱為XT2），并進而詳細研究了它的X射線光變曲線、相對寄主星系的位置（如圖2）、事件發生率、伽瑪射線輻射特征等。各種關鍵觀測證據與理論分析一致表明，XT2極為可能就是首例這樣的磁星。XT2的發現證實了之前的理論預言，表明了雙中子星并合直接產物可以是大質量毫秒磁星，有力約束了中子星物態方程與極強磁場強度等基本物理，排除了一批核物質模型，進而深化了對中子星基本屬性的認識，并為未來雙中子星并合和中子星屬性的研究指明了新的方向。