双中子星并合的中微子信号

2017年8月17日,LIGO/Virgo首次探测到了双中子星并合事件的引力波信号,随后多波段的跟进观测获得了GW170817事件的多波段"全息"图像并确认源头在40 Mpc外的NGC4993星系,但颇为遗憾的是(尽管与理论预期符合)当时全球运行中的中微子探测器都没有探测到与GW170817相关联的中微子。普遍认为,热中微子在双星引力潮汐撕裂绕行阶段就会产生,在并合事件后的十几毫秒内达到峰值;若并合中心产物为伽马射线暴或者稳定的磁星,还会在并合的即刻至数天内产生超高能中微子。因此,中微子信号不仅可以辅助研究并合后的产物环境,还可以在天文尺度上研究中微子的基本性质和寻找粒子物理标准模型之外的新物理。即使只探测到一个热中微子事件,也可以获得热中微子的能谱标度信息和诊断并合后十几毫秒内星体本身和周围环境的物理参数。另外,因为引力波以光速传播,通过热中微子信号相对引力波信号的时延,可限制中微子的绝对质量。若探测到延迟的高能中微子信号,除了可以清楚地证明双中子星并合的中心产物是磁星,还可以研究并合产物附近的磁场环境和宇宙射线加速机制。

GRB 160821B的晚期余辉增亮:新一例磁星驱动并合新星候选体

在2017年8月17日,美国引力波激光干涉天文台(LIGO)引领的国际合作组首次探测到由双中子星合并引发的引力波事件GW170817,及其多波段电磁对应体.GW170817的探测证实了双中子星并合事件可以同时产生伽马射线暴与并合新星信号.基于此,通过检查短伽马暴晚期数据中是否存在“并合新星”,可以帮助判断那些没有引力波联合探测的短伽马暴是否真的来自于双致密星并合过程.本文对短伽马暴GRB 160821B特殊余辉特征(包括X射线内耗散平台,晚期光学与X射线同时增亮等)进行了详细研究,发现其多波段余辉数据可以利用磁星驱动下的星风耗散辐射、外激波余辉辐射以及并合新星辐射进行很好的拟合,由此证明了GRB 160821B的晚期余辉增亮是新一例磁星驱动并合新星候选体.在短伽马暴中每一例候选体的发现都非常宝贵,为研究高红移双致密星并合事件率,进而研究宇宙重元素起源等问题提供重要依据.

WFST等望远镜对千新星的探测能力与观测策略研究

本文模拟了红移z<0.2的双中子星并合源,并通过采用一个简单的千新星模型,计算了这些并合源所对应的千新星光变曲线.分别分析了大视场巡天望远镜(WFST)、大型综合巡天望远镜(LSST)和巡天空间望远镜(CSST)对这些模拟千新星的观测能力.发现WFST和LSST的最佳波段是g波段,它能观测到最多的源.此外,最佳双波段联合观测策略为:在最初的1.5天以内,通过g/r波段观测事件;在1.5天以后,通过r/i波段观测事件.对于CSST而言,通过采用深度无缝光谱来观测,发现GU波段能够在前1.5天观测到事件,GV波段能在前3.5天观测到事件,GI波段可观测事件的时间最长.同时我们发现,观测倾角对光变曲线的影响与质量比有关,对于质量比q<0.8的源,不同观测倾角对光变曲线的影响很小;但是对于质量比q>0.8的源,观测倾角对光变曲线的影响则非常明显.

GW170817:爱因斯坦对了吗?

来自双中子星并合的引力波事件GW170817和伴随的电磁波段的观测,是天文学研究上的一个重要突破。它不仅带给人类史无前例的关于中子星、伽马暴、千新星的知识,也提供了一个检验强场引力的极端天体实验室。爱因斯坦的广义相对论在不同的方面得到了全新的检验,包括引力的速度、引力子的质量、时空的对称性、引力波的辐射和偏振等。这些检验在更高的精度与更广的视角上肯定了广义相对论的预言。