北京時(shí)間10月8日凌晨《自然-天文學(xué)》（Nature Astronomy）在線發(fā)表中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)領(lǐng)銜的一個(gè)中意國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)的最新研究成果：在伽瑪射線暴GRB 070809中證認(rèn)出新的引力波事件光學(xué)對(duì)應(yīng)體,。這是該團(tuán)隊(duì)從歷史數(shù)據(jù)中挖掘出的第3例新發(fā)現(xiàn),。（詳見(jiàn)“科學(xué)家證認(rèn)出新的引力波事件光學(xué)對(duì)應(yīng)體”）

中子星并合過(guò)程不但產(chǎn)生強(qiáng)的引力波，也可能產(chǎn)生短時(shí)標(biāo)伽瑪暴（短暴）,、千新星（也稱巨新星）等電磁輻射對(duì)應(yīng)體,。其中伽瑪暴一般來(lái)自于并合形成的黑洞噴射出的極端相對(duì)論性噴流，所以和引力波信號(hào)的成協(xié)率低,；而千新星是由中子星并合過(guò)程拋射的超鐵元素（比鐵重的元素）的放射性衰變所產(chǎn)生的紅外,、光學(xué)暫現(xiàn)源，它的輻射大致是各向同性的,，和引力波信號(hào)的成協(xié)率高,。因此千新星是最具探測(cè)前景的引力波事件電磁輻射對(duì)應(yīng)體，并有助于解鎖“超鐵元素的起源”這一現(xiàn)代宇宙物理學(xué)領(lǐng)域的重大科學(xué)問(wèn)題,。

短暴或長(zhǎng)短暴,、引力波信號(hào)、千新星（巨新星）信號(hào)的關(guān)聯(lián)性示意圖

自2017年8月發(fā)現(xiàn)國(guó)際首例（也是迄今唯一一例）引力波與千新星成協(xié)事件GW170817/AT2017gfo之后,，國(guó)際天文界對(duì)引力波事件電磁對(duì)應(yīng)體,，尤其是千新星的搜尋熱情空前高漲,。多臺(tái)先進(jìn)的4米級(jí),、8-10米級(jí)望遠(yuǎn)鏡都毅然投入大量時(shí)間進(jìn)行電磁對(duì)應(yīng)體的搜索。遺憾的是,，迄今顆粒未收,。

中意科學(xué)家組成的一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)則另辟蹊徑,，通過(guò)對(duì)“已可公開(kāi)獲取的短暴的歷史數(shù)據(jù)”系統(tǒng)分析“挖寶”,，迄今該團(tuán)隊(duì)共證認(rèn)出3.5例引力波事件光學(xué)對(duì)應(yīng)體，占國(guó)際上迄今已證認(rèn)事例的近一半,。其中0.5例是指該團(tuán)隊(duì)短暴中發(fā)現(xiàn)一些疑似千新星的跡象,，后得到其他團(tuán)隊(duì)更多數(shù)據(jù)的支持和證認(rèn)。

下面就讓我們隨科學(xué)記者小紫（以下簡(jiǎn)稱“紫”）一起和該論文一作——中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)金志平研究員（以下簡(jiǎn)稱“金”）——來(lái)一場(chǎng)相對(duì)“論”,。

紫：怎么確認(rèn)找到了新的引力波電磁對(duì)應(yīng)體,？

金：千新星是非常可靠的中子星并合事件探針,，發(fā)現(xiàn)了千新星,，就意味著找到了引力波電磁對(duì)應(yīng)體。

紫：那么千新星又是如何從觀測(cè)上被確認(rèn)的呢,？

金：確認(rèn)千新星最可靠的方式是通過(guò)拍攝光譜認(rèn)證,。其它方式還有多波段測(cè)光得到譜能量分布、多波段光變曲線,，可以從流量,、能譜和光變行為等多方面認(rèn)證。

紫：研究千新星有什么科學(xué)意義,？

金：千新星的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)為引力波事件提供精確方位和紅移等關(guān)鍵信息,，它是引力波天文研究中的重要角色。另外,，千新星的探測(cè)距離比LIGO/Virgo探測(cè)器所能探測(cè)中子星并合事件的距離更遠(yuǎn),，因此將會(huì)在揭示較高紅移暫現(xiàn)源的中子星并合起源方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。同時(shí),，千新星也是解鎖“超鐵元素起源”之謎的鑰匙,。

紫：新聞稿里說(shuō)這個(gè)千新星的X射線能譜很硬，到底是什么意思,？

金：高能天體物理中的,，能譜表示的是不同能量的粒子數(shù)分布，大體服從冪律譜分布（在雙對(duì)數(shù)圖上近似直線）,，能量越高,，粒子數(shù)目越少。能譜的“硬”和“軟”指得是其中高能量粒子比例的多和少,，能譜“硬”意味著高能量粒子的比例高,，能譜看上去比較“平”。在光學(xué)波段,，習(xí)慣上用“藍(lán)”和“紅”表示,。我們統(tǒng)計(jì)了約10例有早期X射線和光學(xué)能譜的短暴，發(fā)現(xiàn)GRB 070809的X射線能譜（下圖中紅藍(lán)箭頭所指的兩條線）比其他短暴的能譜都要“平”,。

明亮短暴的早期光學(xué),、X射線能譜對(duì)比圖,。GRB 070809具有最軟（紅）的光學(xué)譜及最硬的X射線譜。| 圖源：紫金山天文臺(tái)/Nature Astronomy

紫：這次在GRB 070809中找到的千新星有什么特別的意義,？

金：同時(shí)創(chuàng)造多項(xiàng)千新星觀測(cè)新紀(jì)錄：觀測(cè)開(kāi)始時(shí)間最早,，溫度最低，距離宿主星系最遠(yuǎn)等,。

觀測(cè)時(shí)間最早：中子星并合后約0.47天即開(kāi)始觀測(cè),，甚至略早于首例探測(cè)到引力波電磁對(duì)應(yīng)體的雙中子星并合事件GW170817（約0.5天）。此前人們普遍認(rèn)為,，除非像GRB 170817A那樣的伽瑪暴噴流偏離了地球觀測(cè)者方向,，短暴噴流正對(duì)著我們的情況下，伽瑪暴余輝的輻射會(huì)很強(qiáng),，因此要尋找千新星，需要從暴后數(shù)天的觀測(cè)數(shù)據(jù)中去找,。我們的發(fā)現(xiàn)表明,，在一些特殊的暴中，余輝較弱,，可以較早地發(fā)現(xiàn)千新星,，這對(duì)未來(lái)的觀測(cè)是一個(gè)很有意義的啟示。

溫度最低：迄今為止,，能得到溫度測(cè)量的千新星樣本并不多,，有早期測(cè)量的更少。此前,，僅有與GW170817成協(xié)的千新星有早期測(cè)量,，0.5天左右的溫度為10000K左右。而我們這次在GRB 070809中發(fā)現(xiàn)的千新星約0.47天時(shí)僅5800K,，意味著它可能代表了千新星一個(gè)新的亞類,。

距離宿主星系最遠(yuǎn)：之前發(fā)現(xiàn)的千新星（候選體）都發(fā)生在宿主星系中或邊緣，而此次是首次在宿主星系外面發(fā)現(xiàn)千新星信號(hào),，意味著產(chǎn)生GRB 070809的雙中子星系統(tǒng)具有較高的“踢出速度”（kick velocity）或者是很長(zhǎng)的并合時(shí)標(biāo),。

尤其值得一提的是，前兩個(gè)之最——GRB 070809余輝較弱和溫度較低,， 都與第三個(gè)之最——距離宿主星系較遠(yuǎn)（因此周?chē)橘|(zhì)密度低）,，在理論上自洽。

紫：為什么會(huì)想到去歷史數(shù)據(jù)中“挖寶”,？

金：我們很早就意識(shí)到千新星觀測(cè)對(duì)引力波天文研究和“超鐵元素起源”之謎的重要意義,。然而，受限于很少的幾例觀測(cè)樣本,，我們對(duì)千新星本身性質(zhì)的認(rèn)識(shí)還很貧乏,。我們積極尋求國(guó)際合作機(jī)會(huì),，申請(qǐng)VLT等國(guó)際大型設(shè)備的時(shí)間去追蹤引力波電磁對(duì)應(yīng)體。在首例雙中子星并合引力波事件GW170817電磁對(duì)應(yīng)體的國(guó)際追蹤中有重要貢獻(xiàn),。

然而,，千新星是暫現(xiàn)源，能夠及時(shí)追蹤的引力波事件又很有限,，因此即使用性能卓越的國(guó)際大型望遠(yuǎn)鏡,，要發(fā)現(xiàn)千新星也絕非易事，更何況這些望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)時(shí)間是非常之精貴,。坐等,，只能錯(cuò)失良機(jī)，肯定不行,。于是我們決定另辟蹊徑：既然中子星并合同時(shí)產(chǎn)生千新星和短暴,，那么何不從短暴入手，從已知短暴的多波段歷史數(shù)據(jù)去找千新星的蹤影呢,？,！中意合作千新星“挖寶”國(guó)際戰(zhàn)隊(duì)應(yīng)運(yùn)而生。

紫：你們這支國(guó)際“挖寶”戰(zhàn)隊(duì)的高效率背后有什么訣竅嗎,？

金：我們的“挖寶”國(guó)際戰(zhàn)隊(duì)組建始于2014年,，長(zhǎng)期開(kāi)展相應(yīng)的可公開(kāi)獲取數(shù)據(jù)的系統(tǒng)分析，包括凱克望遠(yuǎn)鏡（Keck,，位于夏威夷的10米口徑光學(xué)望遠(yuǎn)鏡）,、哈勃空間望遠(yuǎn)鏡（HST）的光學(xué)數(shù)據(jù)和NASA雨燕（Swift）空間望遠(yuǎn)鏡的X射線數(shù)據(jù)等，開(kāi)創(chuàng)了潛心致力于通過(guò)分析歷史數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)千新星這一新領(lǐng)域,。

Keck望遠(yuǎn)鏡拍到的GRB 070809圖像（黑線相交處 / 暴后a. 0.47天,，b. 1.47天） | 圖源：紫金山天文臺(tái)/Nature Astronomy

紫：對(duì)下一步工作有什么預(yù)期？

金：接下來(lái)我們希望通過(guò)各種途徑發(fā)現(xiàn)更多的千新星,，尤其是希望利用我國(guó)的設(shè)備開(kāi)展觀測(cè)研究,。對(duì)于我們之前提到的幾個(gè)科學(xué)問(wèn)題，樣本越多,，就會(huì)有越全面的理解,。

編輯：王科超、高娜