当欧空局的卫星INTEGRAL观测天空时,它发现了来自附近星系M82的伽马射线爆发(高能光子)。仅仅几个小时后,欧空局的XMM-牛顿X射线太空望远镜就开始寻找爆炸的余辉,但一无所获。

国际团队探测到附近星系中巨磁星的喷发

包括日内瓦大学(UNIGE)研究人员在内的一个国际团队意识到,这次爆发一定是来自磁星的银河外耀斑,磁星是一颗年轻的中子星,具有异常强大的磁场。该发现已发表在《自然》杂志上。

2023年11月15日,欧空局的卫星INTEGRAL发现一个罕见物体突然发生爆炸。仅仅十分之一秒的时间,天空中就出现了短暂的高能伽马射线爆发。“卫星数据是由位于UNIGE天文学部Ecogia站点的INTEGRAL科学数据中心(ISDC)接收的,在检测到伽马射线暴警报后仅13秒,该警报就被发送给全世界的天文学家。”UNIGE理学院天文学系高级研究员、ISDCPI和该出版物的合著者CarloFerrigno解释道。

IBAS(整体爆发警报系统)软件自动定位了距离1200万光年的M82星系。该警报系统由UNIGE的科学家和工程师与国际同事合作开发和运营。

来自附近星系的奇怪信号

“我们立即意识到这是一个特殊警报。伽马射线爆发来自遥远的天空中的任何地方,但这次爆发来自附近的明亮星系,”国家天体物理研究所(INAF-IASF)的桑德罗·梅雷盖蒂(SandroMereghetti)解释道),意大利米兰,该出版物的主要作者和IBAS的贡献者。

研究小组立即要求欧空局的XMM-牛顿太空望远镜尽快对爆发位置进行后续观测。如果这是由两颗中子星碰撞引起的短暂伽马射线爆发,那么碰撞就会产生引力波,并在X射线和可见光中产生余辉。

然而,XMM-Newton的观测仅显示了星系中的热气体和恒星。他们还使用地面光学望远镜,包括意大利国家伽利略望远镜和法国上普罗旺斯天文台,在爆炸后几个小时内开始寻找可见光信号,但再次没有发现任何东西。

由于X射线和可见光中没有信号,地球上的探测器(LIGO/VIRGO/KAGRA)也没有测量到引力波,最确定的解释是该信号来自磁星。

磁星:最近死亡的巨型磁星

“当质量超过太阳八倍的恒星死亡时,它们会在超新星中爆炸,留下黑洞或中子星。中子星是非常致密的恒星遗迹,其质量超过太阳,被压缩成一个大小为UNIGE理学院天文学系高级研究员、该出版物的合著者VolodymyrSavchenko解释道。

一些年轻的中子星具有超强的磁场,是典型中子星的一万倍以上。这些被称为磁星。它们以耀斑的形式释放出能量,有时这些耀斑会非常巨大。

然而,在过去50年的伽马射线观测中,只有三个巨型耀斑被确定为来自银河系的磁星。这些爆发非常强烈:2004年12月检测到的一次爆发距离我们30,000光年,但其威力仍然足以影响地球大气层的上层,就像来自距离我们更近的太阳耀斑一样。

INTEGRAL探测到的耀斑是对银河系外磁星耀斑的首次明确确认。M82是一个明亮的星系,恒星在此形成。在这些区域,大质量恒星诞生,度过短暂的动荡生命,并留下一颗中子星。“在该地区发现磁星证实磁星很可能是年轻的中子星,”萨夫琴科补充道。

将继续在其他银河系外恒星形成区域寻找更多磁星,以了解这些非凡的天体。如果天文学家能够找到更多,他们就可以开始了解这些耀斑发生的频率以及中子星如何在此过程中失去能量。

INTEGRAL,与时间赛跑的关键工具

只有当天文台已经指向正确的方向时,才能偶然捕捉到如此短持续时间的爆发。这使得INTEGRAL的大视场(比月球覆盖的天空区域大3,000倍)对于这些探测来说非常重要。

Ferrigno解释说:“我们的自动数据处理系统非常可靠,使我们能够立即向社区发出警报。”当收到此类意外观测结果时,INTEGRAL和XMM-Newton可以灵活安排时间安排,这对于时间紧迫的发现至关重要。

在这种情况下,即使仅仅晚一天进行观测,也不会有如此有力的证据证明这确实是磁星而不是伽马射线暴。