伽玛射线暴及超新星是宇宙中最剧烈的高能爆发现象，维持其高能量辐射的物理机制一致是个谜团。理论研究认为中心快速自转的磁星可能是长伽玛射线暴及部分壳层剥离超新星的能量引擎之一，但缺乏大样本观测证据。近期，物理系王晓锋教授团队系统研究了长时标伽玛暴和壳层剥离超新星中心能源性质。他们发现，无论是各向同性还是沿着伽玛暴喷流方向传播的磁星风模型，磁星候选体的磁场(B)和初始自转周期(P₀)分布均符合B正比于P₀的7/6方的关系，与磁星-回落吸积盘相互作用预测结果一致。吸积盘吸积率在10^-4- 10^-1M_sun/s范围时，可以解释长伽玛射线暴；而吸积盘吸积率为10^-7- 10^-3M_sun/s范围时，可以解释部分壳层剥离超新星（包括Ic型超新星及I型超亮超新星）的能量来源。对超新星而言，中心磁星形成时如果磁场较弱则可以被加速到毫秒周期的自转，从而形成I型超亮超新星爆发；如果磁场较强，磁星在与吸积盘相互作用下被减速，则可以解释Ic型超新星爆发的能量。研究还发现，一部分I型超亮超新星可能来自于致密前身星的爆炸；而对于经历了较长吸积过程的源，其前身星可能具有更延展的包层或星周介质。该项研究为部分壳层剥离核心塌缩超新星的观测差异提供了统一的能量模型解释，对理解大质量恒星晚期演化、爆发物理及致密天体形成过程有重要意义。

左图: 长伽玛射线暴磁星引擎的磁场和初始自转周期分布。各项同性星风模型的参数分布和对应的线性对数关系拟合结果用绿色方形和蓝色点虚线标出。准直星风模型的参数分布及其线性对数关系拟合结果分别用黄色三角和红色点虚线表示。右图: I型超亮超新星(橙色圆形)、没有与伽玛暴成协的宽线Ic超新星(浅蓝色三角)、与伽玛暴成协的超新星(蓝色菱形)以及普通Ic超新星(红色星形)的磁星引擎的磁场和初始自转周期分布。其线性对数关系拟合结果用黑色点虚线表示。

该研究成果以“A unified accreting magnetar model for long-duration gamma-ray bursts and some stripped-envelope supernovae”为题于北京时间11月5日在线发表在Astrophysical Journal Letter上[ApJL, 903, L24 (2020)]。物理系博士后林巍莉为文章的第一作者，与物理系王晓锋教授为文章的共同通讯作者，南京大学戴子高教授以及中科院高能所王林俊副研究员参与了此项工作。该研究成果得到了国家自然科学基金重点项目以及国家重点研发项目的支持。

文章链接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/abc254