“茧”模型解释中子星并合产生的电磁辐射

本报北京12月20日电(记者张)英国《自然》杂志19日在网上发表的一篇天体物理学论文对今年8月17日发现的中子星合并产生的伽马射线、X射线和无线电波的来源进行了深入研究。他们认为碰撞后，离轴辐射射流不是无线电波余辉的来源，而“茧”模型可以最好地解释辐射。

GW170817是从两颗恒星的合并中探测到的第一个引力波事件。它的辐射覆盖了整个电磁波段。其中，紫外、光学和近红外辐射可以解释为合并后喷射出的重元素(如铀和金)的放射性衰变。然而，人们观察到的伽马射线、X射线和无线电波辐射需要其他解释。

根据早期的模型，电磁波辐射可能来自合并过程中产生的强辐射射流。这个模型表明中子星聚结是短伽马射线爆发(SGRBs)的主要原因，它预测了这种喷流的存在，而伽马射线爆发的来源是当前宇宙中一个未解之谜。

然而，加州理工学院的研究人员昆纳尔·莫雷和他的同事分析了中子星合并后93天内GW170817事件的无线电波-光曲线，这表明它与上述离轴喷流的辐射释放不一致。

他们发现“茧”模型能最好地解释辐射。在该模型设定的场景中，高速物质射流被喷射但没有完全逃逸，将部分能量释放到较慢的“千新星”中(即双中子星合并过程中产生的辐射加热抛射体，亮度达到千倍新星的水平)。结果，一些包裹在“茧”中的物质与排放速度较慢的物质分离。这解释了人们所观察到的伽马射线、X射线和无线电波辐射，并且大部分喷射能量也转移到茧中。

在这项研究中，研究小组成员没有发现喷流产生短伽马射线爆发的直接证据，因此双中子星合并和短伽马射线爆发之间的联系仍有待验证。