中子星存在? 中子星是什么? 在宇宙爆炸处观测得到?

研究者GRB 230307A中QPO信号的出现及其谐波。来源：《自然·天文学》（2025）。DOI: 10.1038/s41550-025-02649-w香港大学的研究人员参与的一项发现，首次在名为伽马暴的强大宇宙爆炸中揭示出隐藏的毫秒脉冲。

香港大学，南京大学，中国科学院在2023年3月7日联合发现了一段简短而高连贯波动的伽玛射线，标志为GRB 230307A（伽玛雷暴230307A）。这个信号每秒钟旋转近千次，这指出诞生了“千分之一秒的中子星”，一个快速旋转的中子星和一个超极强大的恒星磁场区域。（苏燕玲注：宇宙大爆炸，夸克，奇点，地球，另一个地球，事件视界）

研究团队的最新发现近日发表于《自然·天文学》，标志着天体物理学的一个里程碑，并首次提供了最清晰的证据，表明伽玛射线能够驱动宇宙中一些最明亮的爆炸。

破译“心跳”信号

伽马雷暴是宇宙中已知最明亮的爆炸，其瞬间亮度足以淹没整个伽马射线天空。当致密恒星（如中子星）碰撞合并，或大质量恒星坍缩形成特殊致密残骸时，便会触发伽马射线暴。数十年来，科学界一直在争论这些残骸是会立即坍缩成黑洞，还是能以高度磁化的中子星形态存续。

由中国GECAM卫星（B星和C星）及美国NASA费米卫星探测到的GRB 230307A，是迄今记录到的第二亮伽马射线暴。后续光学观测确认其起源于致密星合并事件。然而，这次爆发不寻常地持续了一分钟，远超过此类事件通常预测的不足两秒的辐射时长。

“这次事件为我们提供了难得的机会，”香港大学物理系主任、该研究共同通讯作者张兵教授表示，“通过揭示其隐藏的‘心跳’，我们终于可以确信，某些伽马射线暴的能量源并非黑洞，而是新生的磁陀星。”

研究团队从中国科学院高能物理研究所设计并发射的GECAM卫星（专用的伽马射线暴探测器）收集的超过60万组数据中进行了筛选。由南京大学领导的分析揭示了一个显著的909赫兹准周期振荡信号（QPO），该信号仅持续了160毫秒。

“这是人类首次直接观测到伽马射线暴内部毫秒磁陀星发出的周期性信号，”论文第一作者、南京大学博士生陈润超解释道，“这如同聆听到一颗新生恒星的第一声心跳。”

该发现已通过GECAM-B、GECAM-C及NASA费米伽马射线暴监测仪的独立数据验证，确认其天体物理起源。

相关：

·一个典型磁陀星的磁场强度可以达到 10^14 到 10^15 高斯。

在天体物理学中，QPO指的是从宇宙中某个天体（如黑洞、中子星）发出的X射线或其它电磁波辐射的亮度或能量，以一种近似周期的方式随时间波动。

为何如此短暂？

这个短暂的脉冲信号引发了新的问题。香港大学的张教授给出了解释：“磁星的快速自转通过磁场，它会在自转过程中把周期性的信号印在伽马射线喷流上。但是因为喷流变化极快，只有当辐射信号变得不对称时，这个信号才会出现。仅仅 160 毫秒里，这个‘心跳’信号才能被看到，之后喷流恢复对称，会把信号再次藏起来”

以下为自己理解翻译：磁星是一个“高速旋转的磁铁球”它一边转，一边用自身强大的磁场，把周期性的记号打到一股叫伽马射线喷流的能量中。但这股能量喷流并不稳定，只有当这股喷流的能量辐射变得不对称时，磁星印上去的信号才会短暂的暴露出来，大概是 160 毫秒，眨眼的时间都不到，等喷流很快又恢复对称，这个信号会再次被掩盖，不可见。

这段解释说明了，GRB230307A 这个天体爆发是由“以坡印廷通量主导的喷流”驱动的，这股能量流依靠磁场推动，而不是物体本身。

毫秒磁星和磁化喷流这两个概念是十多年前张教授提出来的，这次观测到心跳信号，是目前能印证理论和实际的最有利证据。

个人理解：这个解释了 GRB230307A 这个天体的爆发，是被一种主要靠磁场能量推动的喷流带动的，这股喷流是由磁场当发动机的能量流，不是靠物质本身的力量推动。

毫秒磁星和磁化喷流这两个想法是十多年前张教授提出，这次的心跳信号观测，是至今为止，能把理论猜想和实际观测最有利地联系起来的证据。

研究影响

迄今为止，伽马射线暴的中心引擎只能通过余辉建模或理论假设间接推断。这项研究首次直接观测到

在伽马射线暴中磁陀星自转的印记。张教授强调：“这一发现彻底改变了我们对宇宙中最剧烈爆炸现象的理解。它表明新生磁陀星能够在致密星合并后存续，并充当强大的宇宙引擎。这为多信使天文学开辟了新前沿，将伽马射线、引力波和致密星物理紧密联系在了一起。”

相关知识

团队计划在其他明亮的伽玛射线中寻找相似的脉动。每次探测都会使天文学家更深入地理解致密星体的寿命和死亡、在宇宙演化中的作用，以及极端的天文物理学现象的起源。张教授说，“随着更先进的太空天文台被使用，我们期待发现更多转瞬即逝的信号。每一个都将会是来自太空深处的https://phys.org/tags/heartbeat/，这告诉我们在最极端条件下的神秘宇宙的故事是可想象的。

这项研究由香港大学、南京大学和中国科学院高能物理研究所合作完成。张彬彬教授（南京大学）、熊少林教授（CAS）和张冰教授（香港大学）是共同的作者。

在天文学伽玛理论中，伽马雷暴是极度剧烈的事件，它发生在宇宙中那些代表着最明亮、最剧烈爆发的遥远星系。[1][2][3][4] 这些严重的电磁辐射在已经知道的最剧烈和最光亮的现象中仅次于宇宙大爆炸。[5][6] 伽马镭暴可以持续几毫秒到数小时。[7][8] 在初始伽马射线闪爆后，会散发出更长久的余晖，通常是波长更长的X射线、紫外线、可见光、红外线、微波或者无线电。[9]

被观测到伽马射线暴的强烈辐射可能是在超新星或极亮超新星内爆时产生，即大质量星体变成中子星或黑洞时。持续时间短的伽马射线暴是伽马射线暴的次型，是起源于已知的双中子星的灾难性合并。

绝大多数伽马射线暴的源头距离地球数亿光年，这意味着此类爆发不仅是能量极高的（一次典型的爆发在数秒内释放的能量相当于太阳百亿年寿命释放能量的总和）[11]而且还是极少见的（每个星系每百万年仅有几次）。[12]所有记录在册的伽马射线暴都起源于银河系之外，但相关的软伽马射线复现源现象与我们星系内的磁陀星有关。若银河系内发生直接指向地球的伽马射线暴，则有可能使地球寸草不生或者引起大规模的生物灭绝。[13] 一些研究人员认为奥陶纪末的大规模生物灭绝可能会在这样的伽马射线暴后发生。[14][15][16]

pulsation 脉动 GRB（简称）γ射线暴 compact 致密的 fleeting 瞬时的 carry out 践行 HKU(缩写) 香港大学 Institute of High Energy Physics 高能物理研究所 CAS（缩写）中国科学院 electromagnetic 电磁的 millisecond 毫秒 afterglow 余晖 supernova超新星 implode 内爆 subclass 子集cataclysmic 灾难性的 binary 二进制的 sterilize 绝种 Ordovician 白垩纪，白垩纪相关

BY：phys- Lisa Lock

FY：Astronomical volunteer team