文章来源：紫金山天文台

　　宇宙中比铁更重的元素(即“超铁元素”)的诞生场所还依然是一个谜，被美国国家研究理事会宇宙物理学分会列为21世纪的十一大重大科学问题之一。现阶段受到广泛讨论的两类场所是“II型超新星爆发”以及“中子星与中子星或者恒星级质量黑洞的并合”(简称“中子星并合”)。对于中子星并合模型，一个直接的观测证据是一些不稳定的超铁元素会衰变、进而产生一个光学和红外的暂现源，即所谓的Li-Paczynski巨新星（macronova）或千倍新星（kilonova）。2015年之前这样的巨新星信号只在短时标伽玛暴GRB 130603B中被看到，且该信号仅由哈勃望远镜(HST)的一个F160W波段观测点组成，对其物理起源的限制较弱。

　　2015年，一个以中国科学院紫金山天文台为首的国际合作团队在奇异的长短伽玛暴GRB 060614的后期光学余辉中发现了另一个巨新星信号。当时证认得到的巨新星信号“出现”得比GRB 1306063B的时间更晚，但能谱更“蓝”，被解释为来自于一个“中子星与恒星级质量黑洞的并合”。但在该工作中，为了确认macronova成分的存在，假定了GRB 060614中除HST观测之外的其它晚期光学数据全部来自伽玛暴的普通余辉辐射。这也使得GRB 060614的巨新星成分主要体现为HST在～13.6天的F814W波段的单个数据点。

　　为了深入研究macronova的物理本质，多时段、多波段的光变曲线甚至是宽波段红外能谱的测量甚为必要。基于这样的考虑，该团队仔细再研究了GRB 060614，发现之前所做的主要假设(“除HST观测点的其它晚期光学数据全部是伽玛暴的普通余辉辐射”)过强，导致了对余辉辐射的高估及macronova信号的低估。在更合理的“1.7-3天时段内的光学数据完全来自余辉辐射”这一新假设下，金志平等人在国际上首次成功地得到了多波段、多时段的macronova光变曲线(见下图)。该光变曲线的峰值出现在4天左右或更早，显著早于已知的超新星辐射，但与巨新星理论预言高度一致。此外，金志平等人还发现该光变的确可以合理地解释为“黑洞-中子星合并”产生的macronova辐射。这为“恒星级质量黑洞-中子星”系统的存在提供了强的证据。他们得到的光变曲线为在引力波探测时代寻找中子星并合事件的macronova提供了首个“宽时段范围内的实测样本”，具有重要的参考价值。他们还计算了macronova的发生率，指出升级改造后的新一代LIGO/VIRGO等引力波探测器具有广阔的发现前景。

　　该工作主要得到科技部“973”计划、国家自然科学基金、江苏省杰出青年基金及B类先导专项等项目的资助。这一工作正式发表在The Astrophysical Journal Letters(《天体物理学快报》)。

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　　图1. GRB 060614多波段余辉观测数据（上）以及扣除来自正向激波的幂率成分后得到的新的超出成分（下）。这一超出成分被证认为来自“中子星-恒星级质量黑洞”并合事件的巨新星。该图取自Jin et al. (2015, ApJL, 811, L22)