由香港大学（港大）研究人员参与的一项突破性研究首次在剧烈的宇宙爆炸伽马射线暴（Gamma-Ray Burst, GRB）中探测到 “毫秒磁星” 诞生时的 “宇宙心跳” — 脉动信号，揭示磁星诞生的直接证据。

这项研究由港大、南京大学和中国科学院高能物理研究所（中科院高能所）合作完成。2023年3月7日，团队在GRB 230307A事件中发现一个短暂而高度相干的振荡信号，由中国的两颗极目卫星（GECAM-B和GECAM-C）及美国的费米卫星（Fermi/GBM）探测到，是人类有史以来观测到第二亮的伽马射线暴。

此信号以接近每秒一千次的速度旋转，指向一种极度快速旋转并具有超强磁场的中子星 “毫秒磁星” 的诞生。相关研究成果已发表在国际顶尖期刊《自然·天文学（Nature Astronomy）》^，标志着天体物理学研究的重要里程碑，并为磁星能够驱动宇宙中最明亮的爆炸提供了迄今最清晰的证据。

解锁 “心跳”

伽玛射线暴是已知最明亮的爆炸事件，其短时间内的亮度甚至比整个伽玛射线天空更耀眼。它们通常由致密天体，如中子星的合并，或由大质量恒星坍缩触发，留下奇特的致密天体残骸。几十年来，科学界一直争论这些残骸究竟会立即坍缩为黑洞，还是能够存活为高度磁化的中子星。光学追踪观测确认GRB 230307A起源于一次致密星的合并，但它长达一分钟的爆发时间极不寻常，与标准理论预测、通常不足两秒钟的持续时间严重不符。

港大物理学系讲座教授张冰、本研究的共同通讯作者表示，GRB 230307A事件为团队提供了一次难得的机会：“通过揭露它隐藏的 ‘心跳’ ，我们终于可以自信地说，有些伽马射线暴并非由黑洞驱动，而是由新生的磁星驱动。”

研究团队分析了来自GECAM卫星的超过60万组数据。这些专用伽马射线探测器由中国科院高能量所设计和发射。由南京大学主导的分析最终揭示了一个惊人的909赫兹准周期振荡（QPO），仅持续160毫秒。论文第一作者、南京大学博士生陈润潮表示：“这是人类首次直接在伽马射线暴中探测到毫秒磁星的周期信号，就像听到了新生星的第一声心跳。” 该信号也通过GECAM-B、GECAM-C以及美国太空总署的费米伽马射线暴监测器（Fermi/GBM）数据独立验证，确认了其真实的天文物理起源。

“心跳” 为何如此短暂？

这一转瞬即逝的脉动引发了新的疑问。港大张冰教授提出了理论解释：“磁星的快速自转通过其磁场在伽马射线喷流中留下周期性信号。但由于喷流演化迅速，这一信号只会在辐射短暂出现不对称时显现，这个心跳可见过程仅持续160毫秒，其后喷流恢复对称，信号便随即消失。”这一解释表明，GRB 230307A是由磁主导喷流（Poynting-flux dominated jet）驱动，一种主要由磁场而非物质推动的能量流。早在十多年前，张教授就提出了毫秒磁星及其磁化喷流的理论。这次 “心跳” 探测为此理论提供了最有力的观测证据。

研究意义

此前，伽玛射线暴的核心引擎只能通过余辉建模或理论假设间接推论。本研究则首次提供了磁星自转在伽玛射线暴中的直接观测印记。张教授强调：“这项发现彻底改变了我们对宇宙中最极端爆炸事件的理解。它证明新生磁星能够在致密星合并后幸存，并作为强大的宇宙引擎发挥作用。这为 ‘多信使天文学’ 开辟了新前沿，把伽马射线、引力波和致密星物理紧密联系在一起。”

展望未来，团队计划在更多明亮的伽马射线暴中寻找类似的脉动信号。每一次探测都将使科学家更接近理解致密星的生死演化、磁星在宇宙演化中的角色，以及极端天文物理现象的起源。张教授说：“随着更先进的太空天文台投入使用，我们有望捕捉到更多这样的瞬息信号。每一次来自空间深处的心跳，都将讲述在最极端条件下神秘宇宙故事。”

此研究由港大、南京大学和中科院高能所联合完成。南京大学张彬彬教授、中科院高能所熊少林研究员与港大张冰教授共同担任通讯作者。研究得到科技部重点研发计划、国家自然科学基金、中国空间站计划、江苏省双创计划、国家 “双一流” 建设经费的支持。“怀柔一号” 极目卫星由中科院 “空间科学（第二期）” 战略性先导科技专项部署研发。

^《自然·天文学（Nature Astronomy）》论文链結：https://doi.org/10.1038/s41550-025-02649-w