伽马射线暴（简称伽马暴）是宇宙大爆炸以来最壮观的高能瞬变天体现象之一。尽管过去几十年间科学家已累积对数千例伽马暴的观测与研究，但其起源及中心引擎机制仍存在诸多疑团。一些理论认为，伽马暴的动力来源为黑洞吸积盘所驱动的相对论喷流；另一些理论则提出，伽马暴的中心引擎可能是一颗高速自转且拥有超强磁场的中子星（即磁星），其磁场强度远超地球磁场数万亿倍，可释放巨大磁能驱动伽马暴爆发。然而，要直接区分黑洞与磁星这两种中心引擎并非易事，研究人员一直尝试通过多波段观测和数据分析寻找确凿证据。尽管此前一些短伽马暴的X射线余辉表现曾暗示磁星引擎的可能性，但明确的直接观测证据仍然缺失。

近日，因亮度仅次于目前已知最亮伽马暴事件而备受关注的GRB 230307A为这一领域的研究带来新曙光。尽管该事件的持续时间较长，理论上属于长伽马暴范畴，但其观测特征却显示出与致密星并合事件相关的属性：红外波段探测到疑似千新星辐射，并且该事件在其宿主星系中呈现出明显的位置偏移。这些迹象均指向GRB 230307A很可能起源于致密星并合。

图 1 GRB 230307A的X射线光变曲线和磁星模型拟合。

在本次研究中，EP探路者LEIA成像仪和GECAM卫星成功捕捉了GRB 230307A的瞬时辐射，数据分析结果揭示了这一伽马暴独特的辐射特性，并首次在瞬时辐射阶段提供了磁星作为中心引擎的直接证据。研究团队通过对LEIA和GECAM宽波段（0.5-6000 keV）数据深入分析发现，GRB 230307A的特征与致密星并合起源的短伽马暴更为一致。尤其值得关注的是，本事件在伽马射线和X射线波段的表现截然不同：X射线辐射的持续时间显著长于伽马辐射，而X射线的能谱也不同于从伽马射线能谱简单外推的结果。这意味着在伽马射线辐射消失后，有一额外的X射线辐射成分出现，该成分正是由磁星驱动所产生。这一发现不仅证明了磁星能够成为伽马暴的中心引擎，也为研究致密天体的物态性质提供了宝贵线索。

该研究成果于2024年12月16日在线发表在综述性学术期刊《国家科学评论》（National Science Review）上。研究由中国科学院国家天文台、高能物理研究所、南京大学、紫金山天文台以及美国内华达大学等多家科研机构合作完成。国家天文台副研究员孙惠为论文第一作者，南京大学博士研究生杨俊及中科院高能物理研究所的博士研究生王晨巍为共同第一作者，南京大学张彬彬教授、国家天文台凌志兴研究员、高能物理研究所熊少林研究员及美国内华达大学张冰教授为共同通讯作者。

此项研究得到国家自然科学基金，国家重点研发计划，中国科学院空间科学战略性先导科技专项等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwae401    


注: 《国家科学评论》（National Science Review, NSR）是由中国科学院主管、科学出版社主办和出版的综合性学术期刊，致力于全方位、多角度地展示中外自然科学各领域的代表性研究成果，追踪报道重大科技事件，深度解读热点研究和重要科技政策等，报道范围涵盖数理科学、化学科学、生命科学、地球科学、材料科学、信息科学等六大领域。近五年的影响因子为18.6。

图 2 GRB 240307A的多波段光变曲线和能谱。