近日，我院硕士研究生单英泽与导师吕候军教授课题组的关于限制黑洞带电量的研究工作以“GRB 210323A: signature of long-lasting lifetime of supra-massive magnetar as the central engine from the merger of binary neutron star”为题发表在期刊Research in Astronomy and Astrophysics上。

理论上，短伽马射线暴被认为可能起源于双中子星并合，并合的产物可能是一个超大质量的磁星，且并合时会产生千新星辐射和引力波辐射。短伽马暴GRB 210323A的X射线余辉光变中存在时长长达～10⁴秒的平台辐射，并且伴随着斜率为-3.2的下降段。GRB 210323A的平台辐射是目前所有观测到的短伽马暴中持续时间最长的。这一特征表明GRB 210323A很可能来自于双中子星并合，并合形成的超大质量磁星的电磁偶极辐射能量注入可以解释平台辐射。陡峭的下降段可以解释为这颗超大质量磁星坍缩成为黑洞。该工作对设置红移为1、0.37和0.01时，GRB 210323A的坍缩时标-光度关系进行了限制。通过对X射线余辉光变进行拟合，使用拟合参数限制了这一伽马暴可能的超大质量磁星中心引擎的物理参数上限。限制得到的磁星磁场和初始自转周期上限相较其他短伽马暴更小。利用限制结果，该工作还对并合产生磁星中心引擎时可能会发生的引力波和千新星事件做出了观测可能性分析。对于并合事件的引力波辐射，经计算发现使用LIGO和Advanced LIGO难以探测到，但是Einstein Telescope在GRB210323A的红移低于0.37时仍有可能探测到。而对于千新星辐射，该工作使用r过程和磁星供能的千新星辐射模型进行了计算并和不同仪器的光学观测上限进行了比较，发现在红移为1时没有仪器能够观测到相关千新星辐射；但是在红移等于或小于0.37时一部分仪器可以观测到千新星辐射。

图1. GRB 210323A的X射线余辉光变以及其Smoothly broken power law拟合；

 

图2. GRB 210323A的坍缩时标-光度关系；

 

图3. GRB 210323A磁星中心引擎的磁场和初始自转周期限制；

 

图4. GRB 210323A可能相关的引力波事件的探测可能性；

 

图5. GRB 210323A可能相关的千新星事件的探测可能性。

 

论文作者：单英泽（硕士生），吕候军（通讯作者），刘小璇，杨星，原浩瑜。

论文链接：https://doi.org/10.1088/1674-4527/ad58a7