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　　宇宙中有一種天體，它和黑洞一樣非常神奇，小小的身體卻有著超乎想象的質(zhì)量，它就是由大質(zhì)量恒星坍塌而成的星體——中子星。
　　它的密度有多大？“當(dāng)與地球發(fā)生高速碰撞時(shí)，即使是一小勺的中子星物質(zhì)，都會(huì)造成比恐龍滅絕更為嚴(yán)重的災(zāi)難?！敝袊?guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)天文系教授薛永泉告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。
　　試想一下，假如兩個(gè)這樣強(qiáng)勢(shì)的天體合并在一起，又將會(huì)迸濺出怎樣的火花？近日，薛永泉團(tuán)隊(duì)在《自然》發(fā)表的一項(xiàng)研究作出了回答。
　　致命天體的“相愛(ài)相殺”
　　“乒乓球大小的中子星物質(zhì)的質(zhì)量和地球上的一座山相當(dāng)?！毖τ廊嬖V記者，中子星是大質(zhì)量恒星演化到晚期時(shí)，由于內(nèi)部熱核聚變反應(yīng)停止，壓力支撐不住自身引力，而塌陷成一種直徑約20公里的致密天體。它幾乎全部由中子組成，密度極大。
　　“磁星是一種特殊的中子星，它的磁場(chǎng)特別強(qiáng)，是地表磁場(chǎng)的1014~1015倍?？茖W(xué)家計(jì)算，距離該磁星一千公里內(nèi)，人類(lèi)都無(wú)法生存?！毖τ廊f(shuō)。
　　天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，宇宙中的大多數(shù)恒星都是雙星系統(tǒng)，如果雙星系統(tǒng)都是大質(zhì)量恒星，演化到后期則會(huì)發(fā)生超新星爆炸。在此過(guò)程中，會(huì)形成一個(gè)雙中子星系統(tǒng)，而雙中子星就像一對(duì)“相愛(ài)相殺”的情侶，彼此“身心消耗”、互相“折磨”卻又擋不住致命的“吸引”。
　　“兩個(gè)中子星互相繞轉(zhuǎn)，釋放引力波，軌道能量損失，于是越靠越近，最終在劇烈碰撞、釋放引力波暴之后合二為一。”薛永泉說(shuō)。
　　合并后的“結(jié)晶”
　　人們好奇，當(dāng)這對(duì)“相愛(ài)相殺”的情侶終于合二為一、“修成正果”后，它們又會(huì)誕生出怎樣的“愛(ài)情結(jié)晶”？
　　此前，主流觀點(diǎn)認(rèn)為，雙中子星并合后的直接產(chǎn)物是黑洞。二者合并后會(huì)形成一個(gè)新的、質(zhì)量更大的致密天體。如果這個(gè)新天體的質(zhì)量超過(guò)中子星的質(zhì)量上限，天體內(nèi)部物質(zhì)的壓力將難以抗衡星體自身的引力，使得星體直接坍縮成為一個(gè)黑洞。
　　但也有學(xué)者對(duì)此提出質(zhì)疑，南京大學(xué)教授戴子高等人曾預(yù)言，若中子星壓強(qiáng)隨核物質(zhì)密度的變大而顯著增加，則雙中子星合并可以產(chǎn)生新的、特殊的中子星——大質(zhì)量毫秒快轉(zhuǎn)的磁星，其超高速自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)大離心力可以幫助抵抗自身的引力。
　　“如果兩個(gè)中子星的并合產(chǎn)物是大質(zhì)量毫秒磁星，其所驅(qū)動(dòng)的X射線輻射在空間分布是各向均勻的，若觀測(cè)者視線方向與短伽瑪射線暴噴流方向夾角較大，預(yù)期將會(huì)看到一個(gè)沒(méi)有對(duì)應(yīng)的短伽瑪射線暴、光變曲線具有特征平臺(tái)的X射線暫現(xiàn)源?！蹦暇┐髮W(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院教授羅斌在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)表示，這類(lèi)天體將是雙子星并合產(chǎn)生磁星的有力證據(jù)。
　　然而，中子星距離地球非常遙遠(yuǎn)，要想觀測(cè)到雙中子星合并的壯麗景象，尤其是X射線爆發(fā)信號(hào)，必須借助靈敏的X射線太空望遠(yuǎn)鏡。
　　為此，薛永泉團(tuán)隊(duì)借助錢(qián)德拉X射線太空望遠(yuǎn)鏡完成的、當(dāng)今最深最靈敏的X射線巡天觀測(cè)——七百萬(wàn)秒錢(qián)德拉南天深場(chǎng)，在1999年到2016年間，陸續(xù)對(duì)天空中精心選出的一小片約1/4滿月大小的區(qū)域拍攝了102次，總計(jì)曝光七百萬(wàn)秒。
　　隨后，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)該系列巡天觀測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在完成于2015年3月的觀測(cè)里，發(fā)現(xiàn)了以前只存在理論猜想中的新型X射線信號(hào)，該信號(hào)來(lái)自于約66億光年外的新型X射線暫現(xiàn)源，其X射線輻射持續(xù)時(shí)間約7小時(shí)。
　　各種關(guān)鍵觀測(cè)數(shù)據(jù)均表明，該信號(hào)極有可能源于雙中子星合并之后產(chǎn)生的磁星。
　　有望觀測(cè)引力波暴
　　“來(lái)自66億光年外的光輝，為未來(lái)的引力波探測(cè)和中子星研究帶來(lái)新的方向。”談及此次發(fā)現(xiàn)，薛永泉驕傲地說(shuō)，即使沒(méi)有看到短伽瑪暴，人們也能通過(guò)磁星的X射線輻射，了解雙中子星合并以及中子星自身更多的秘密。
　　他介紹，人們對(duì)中子星這種核物質(zhì)的狀態(tài)方程尚未了解清楚。該發(fā)現(xiàn)證實(shí)了雙中子星并合的直接產(chǎn)物可以是大質(zhì)量毫秒磁星，排除了一批核物質(zhì)模型，明確了一系列關(guān)于中子星物態(tài)方程和極高磁場(chǎng)強(qiáng)度等基本物理特質(zhì)，深化了對(duì)中子星基本屬性的認(rèn)識(shí)。
　　“此外，雙中子星合并會(huì)產(chǎn)生非常強(qiáng)的引力波暴。如果將來(lái)又發(fā)現(xiàn)類(lèi)似的爆發(fā)現(xiàn)象，并且該爆發(fā)事件離我們足夠近的話，我們可以將引力波觀測(cè)與X射線觀測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合，完全有可能更加深入地理解此類(lèi)引力波爆發(fā)的奇觀?！毖τ廊f(shuō)。
　?。ㄔd于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 2019-04-16 第1版 要聞)