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《双致密星并合引力波事件中的伽马射线暴》

  • 来源专题：空间引力波探测领域
  • 编译者： yanyf@mail.las.ac.cn
  • 发布时间：2020-12-02

  • 中子星-中子星、中子星-黑洞和黑洞-黑洞并合事件是宇宙中高频引力波的主要来源.同时,短伽马暴GRB 170817A和引力波信号GW170817的成协也表明,双致密星并合事件有可能同时造成丰富的电磁对应体辐射,使之成为了多信使天文学研究的重要对象.本文简要综述了以短伽马暴为代表的引力波事件电磁对应体的研究现状,包括它们的瞬时辐射、前兆辐射、延展辐射、余辉辐射、千新星/并合新星辐射,讨论了中微子辐射、宿主星系性质、双中子星并合产物、相对论性喷流结构和短伽马暴的爆发率与光度函数等相关研究内容.在对现有主要认知进行描述的基础上,指出了仍然存在的一些重要开放性问题,比如伽马暴的完整爆发过程和中心能源性质、喷流的结构和能量耗散方式、粒子的加速和辐射机制等.这些问题一定程度上代表着未来进一步研究的方向.针对我国即将发射的致力于短伽马暴观测的引力波暴高能电磁对应体全天监测器（Gravitational wave high-energy Electromagnetic Counterpart All-sky Monitor, GECAM）卫星项目,本文对其观测前景做出了预估和展望.

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相关报告

  • 《我国成功发射引力波暴高能电磁对应体全天监测器（怀柔一号）空间科学卫星》
    • 来源专题：空间引力波探测领域
    • 编译者：zmygw
    • 发布时间：2020-12-15
    • 12月10日4时14分，我国在西昌卫星发射中心用长征十一号遥九固体运载火箭将引力波暴高能电磁对应体全天监测器（Gravitational wave high-energy Electromagnetic Counterpart All-sky Monitor，简称GECAM）卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。 　　GECAM由中国科学院空间科学（二期）先导专项部署，2颗小卫星采用共轭轨道的星座布局，将对引力波伽马暴、快速射电暴高能辐射，特殊伽马暴和磁星爆发等高能天体爆发现象进行全天监测，推动破解黑洞、中子星等致密天体的形成和演化，以及双致密星并合之谜。此外，GECAM还将探测太阳耀斑、地球伽马闪和地球电子束等日地空间高能辐射现象，为进一步研究其物理机制提供科学观测数据。 　　作为北京怀柔综合性国家科学中心空间科学实验室挂牌后发射的首颗科学卫星，中国科学院与北京市政府共同将GECAM卫星命名为“怀柔一号”。为利于科学传播，GECAM昵称为“极目”，两颗卫星“小极”和“小目”分布于地球两侧，形成两“极”之势，犹如二“目”，将对黑洞、中子星等极端天体的剧烈爆发现象进行观测，快速下传并发布观测警报, 引导国内外科学家利用各类望远镜进行后随观测。 　　GECAM工程任务由中国科学院负责组织实施，国家空间科学中心负责工程大总体和地面支撑系统的研制建设，微小卫星创新研究院负责卫星系统研制，高能物理研究所为任务科学目标提出单位并负责卫星有效载荷、科学应用系统研制建设，空天信息创新研究院负责科学数据的地面接收。测控系统由中国西安卫星测控中心负责。 　　用于这次发射任务的运载火箭由中国航天科技集团有限公司第一研究院（中国运载火箭技术研究院）研制生产，此次任务是长征十一号固体运载火箭的第11次飞行任务。 　　空间科学战略性先导科技专项是中国科学院“率先行动”计划的重要组成部分，专项一期部署发射了“悟空”“墨子”“慧眼”“实践十号”等科学卫星，作为建设科技强国的标志性成果，先后多次入选习近平主席新年贺词。2019年8月31日，专项二期首颗技术验证卫星——微重力技术实验卫星“太极一号”成功发射，迈出我国空间引力波探测奠基性的第一步。除“太极一号”和GECAM卫星外，专项二期还部署了先进天基太阳天文台（ASO-S）、爱因斯坦探针（EP）和太阳风-磁层相互作用全景成像卫星（SMILE）等空间科学卫星计划，将在未来3至4年内陆续发射，有望在太阳爆发活动、时域天文学、日地关系等方面取得重大原创性成果。
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  • 《天文学家发现超大双黑洞潮汐引力瓦解恒星事件》
    • 来源专题：空间引力波探测领域
    • 编译者：yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间：2020-12-02
    • 近日，由安徽师范大学、中国科学院国家天文台、中国科学技术大学、广州大学、中国科学院上海天文台、中山大学以及北京大学的科研人员组成的研究团队，在一个河外星系中发现了一对互相绕转的超大质量双黑洞吞噬恒星的罕见天文现象。这是天文学家迄今为止在正常星系中发现的第二例超大质量双黑洞绕转系统。该研究成果近日在线发表于国际科学期刊《自然·通讯》（Nature Communications）。 　　黑洞是宇宙中极其致密的天体，以至于进入其事件视界的所有物质包括光线都无法逃脱。目前普遍认为，几乎在每一个大质量星系的中心都存在一个超大质量黑洞。 　　根据现有等级成团星系演化理论，宇宙中应存在大量的超大质量双黑洞系统。然而，即便是经过了30多年的研究，天文学家仅在少数几个活动星系中找到了超大质量双黑洞。如何寻找和探测超大质量双黑洞系统是当今物理学和天文学最重要的前沿问题之一。 　　当一颗恒星运动到太靠近黑洞的位置时，会被黑洞产生的强大潮汐引力撕裂瓦解，进而被黑洞吞噬，同时释放出短暂的剧烈电磁波辐射，称为黑洞潮汐撕裂恒星事件。因此，可以通过探测星系中心的X-射线或紫外/光学闪耀信号，来窥视黑洞如何影响周围物质的行为。 　　理论计算表明，当一颗恒星被互相绕转的超大质量双黑洞系统中的一个黑洞潮汐撕裂，进而被它吞噬，会产生X射线闪耀；另一个黑洞的引力会间歇性阻断被瓦解的恒星碎片被前一个黑洞吞噬，导致X射线闪耀急剧变暗进而恢复亮度。 　　该研究团队通过分析美国航天局Swift卫星和欧洲空间局XMM-Newton卫星观测资料，在一个约26亿光年之外的星系中成功发现了理论预言的这一现象（急剧变暗和可重复的X射线闪耀现象），给出双黑洞吞噬恒星的强烈观测证据。 　　这是继我国学者北京大学刘富坤团队发现首例双黑洞吞噬恒星事件后，天文学家发现的第二例此类罕见天文现象，对揭示正常星系中休眠双黑洞的分布、构建黑洞潮汐撕裂恒星的全景演化图像、检验现有的引力理论、以及为下一代引力波探测器提供有效波源具有重要意义。
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