Lense–Thirring进动磁星引擎驱动超亮超新星

《Nature》：Lense–Thirring precessing magnetar engine drives a superluminous supernova

Type I超新星（SLSNe-I）的光学波动现象与磁星自旋演化及磁场强度相关，通过高时间分辨率观测揭示了Lense-Thirring效应及磁星驱动极端亮度的物理机制，为广义相对论检验提供新场景。

　　

摘要

I型超亮超新星（SLSNe-I）的亮度至少比标准超新星（SNe）高一个数量级，但其发光的真正机制至今仍不清楚^1,2,3。有研究认为SLSNe-I的核心驱动机制是磁星^4,5，但大多数SLSNe-I的光曲线存在多个无法用标准磁星模型解释的峰值^6,7,8。现有的解释要么认为这些峰值是由于磁星本身的亮度变化造成的，要么将其归因于与周围星际物质（CSM）的相互作用。然而，对有限的SLSNe-I光曲线样本进行的调查并未发现支持这两种机制的令人信服的证据^7,9，因此光曲线波动的本质以及磁星模型的适用性仍然悬而未决。在这里，我们报告了对一颗SLSNe-I的高频率多波段观测结果，该超新星的光曲线中存在明显的“啁啾”（即周期逐渐减小的）峰值，这些峰值可以直接与磁星核心驱动机制的特性联系起来。我们的观测结果与以下模型一致：磁星位于不断膨胀的超新星喷射物中心，并被一个正在坠落的吸积盘所包围，该吸积盘正在经历Lense-Thirring进动现象。我们的分析表明，光曲线和峰值频率能够独立且自洽地限制磁星的自转周期为 P = 4.2 ± 0.2 ms，以及磁场强度为 B = (1.6 ± 0.1) × 10¹⁴ G。这些结果首次提供了磁星环境中Lense-Thirring效应的观测证据，并证实了磁星自转减速模型能够解释SLSNe-I所展现的极端亮度。我们预计这一发现将为在年轻超新星的剧烈核心区域检验广义相对论提供新的途径。