耀變雙星
來自宇宙伽瑪射線暴的X射線耀變新機制,成功地解釋了所有的觀測現象。在2月24日出版的《Science》雜誌上登載了以戴子高教授為第一作者和通訊作者的與其他三位科學家合作完成的研究工作。
伽瑪暴是來自宇宙深處的短時標爆發現象,它在短短的幾十秒甚至還不到的時間裡釋放的能量比太陽在一生中放出的總能量還要大。伽瑪暴在觀測上根據持續時間分為短暴(短於2秒)和長暴(長於2秒)。在近十年里,長暴的起源和餘輝的發現分別在1997、1999和2003年三次被《Science》雜誌評為年度世界十大科技成就之一。2005年,由於“雨燕”(Swift)等高能衛星的觀測,短暴的研究取得了突破性的進展:觀測表明短暴起源於緻密雙星的合併。這一研究進展去年又被《Science》雜誌評為年度世界十大科技成就之一。但是,在兩個短暴中觀測到的X射線耀變對這一緻密雙星合併模型提出了挑戰。這是因為X射線耀變至少在暴後100秒中才被觀測到,而傳統的緻密雙星合併模型都有一共同的圖像:一個恆星級的黑洞正在吸積一個高溫的物質盤。這個圖像的特徵能量釋放時標還不到1秒鐘。
戴子高教授等摒棄了傳統的緻密雙星合併模型。他們基於許多證據,提出雙中子星合併後不是產生黑洞,而是形成一個大質量的高速轉動的中子星。中子星的較差轉動將內部磁場不斷地纏繞成環形磁場,並使之快速增強。該環形場浮到表面上,可能因為重聯而釋放能量,形成X射線耀變。這一新圖像不僅解釋了X射線耀變的能量、時標,甚至說明在一個短暴中會出現多個X射線耀變現象,因而成功地解釋所有的觀測特徵。因為該機制克服了傳統的緻密雙星合併模型在解釋觀測現象時所遇到的困難,也預言了與傳統模型不同的引力波輻射和中微子輻射,所以戴子高教授等的研究工作具有非常重要的科學意義。