这一对合并中磁化中子星超级计算机模拟的视图，突出了产生最高能量光的区域。颜色越亮，发射越强。这些区域产生的伽马射线能量是可见光的数万亿倍，但很可能没有任何射线能逃逸。这是因为最高能量的伽马射线在恒星强大磁场的存在下会迅速转化为粒子。然而，能量较低的伽马射线，能量是可见光的数百万倍，可以从融合系统中逸出，产生的粒子也可能以更低的能量辐射，包括X射线。发射变化迅速且高度定向，但未来设施有可能探测到。图片来源：NASA戈达德航天飞行中心
NASA 计算机模拟揭示中子星合并前的磁场狂风——为未来观测提供“预警”信号
2026 年 1 月 NASA 盖登航天中心（Greenbelt, Maryland）研究团队利用 NASA 超级计算机，首次完整描绘了中子星合并前数毫秒内，强磁场与等离子体相互作用的全过程，并识别出可能在未来望远镜中可探测的高能信号。
研究亮点极端磁场动态
在合并前的最后几圈轨道中，双星的磁场线不断连通、断裂与再连，形成“磁路”不断重构的局面。高速等离子体流动（近光速）带来强电流，产生快速变化的磁场，从而加速粒子到极高能量。
高能信号可观测性
通过对 100 多次模拟（每次使用 1.4 太阳质量的双星系统），研究人员发现：在星体靠近时，γ‑射线与 X‑射线的亮度会显著提升；信号强度与两星磁场的相对方向高度相关。
对重力波观测的暗示
这些磁场变化在重力波信号中留下可辨识的“印记”，下一代重力波探测器（如 LISA）有望捕捉到合并前几秒钟的磁交互信号，为电磁跟踪提供更早、更准确的定位。
模拟方法使用位于加利福尼亚硅谷的 Pleiades 超级计算机，团队在高分辨率下追踪了合并前 7.7 毫秒的电磁能量排放。
计算了双星表面受到的电磁力，即使重力效应占主导，磁压在极强磁场下也能累积，影响合并最后时刻的演化。
关键发现γ‑射线能量极高但不易逃逸
模拟显示 γ‑射线能量可达可见光的万亿倍，但在强磁场中迅速产生电子‑正电子对，几乎全部被吸收。能量在数百万倍可见光时，γ‑射线能逃逸，并进一步衰减成 X‑射线与低能 X‑射线。
预合并高能信号
低能 γ‑射线与 X‑射线在合并前 10–100 毫秒可从系统中逸出，若重力波观测机能在合并前发出警报并提供天区定位，中子星合并前的高能辐射有望被现有或即将建成的宽视场 γ‑射线与 X‑射线望远镜探测。
意义“我们在模拟中看到的光信号亮度分布极不均匀，远方观测者的角度决定了观测到的合并特征。” 扎罗瓦尔·瓦迪亚辛格（Zorawar Wadiasingh），马里兰大学，盖登航天中心合作者。
“磁场的这种非线性演化会在重力波波形中留下可识别的印记，下一代观测设施可利用这一特征来辨别合并前磁场相互作用。” 德莫斯忒尼斯·卡赞纳斯（Demosthenes Kazanas），盖登航天中心物理学家。
“在极强磁场的系统里，磁压甚至可以在表面堆积，未来模型有望阐明磁性交互如何影响合并的最后时刻。” 康塔西诺斯·卡拉波塔拉科斯（Constantinos Kalapotharakos），盖登航天中心合作者。
研究团队还通过模拟场景确定了最高能量辐射的产生位置与传播路径。结论显示，虽然高能 γ‑射线在强磁场下迅速变为粒子，但能量在数百万倍可见光的中等能 γ‑射线能够逃逸并进一步衰减为 X‑射线，提示未来中等能 γ‑射线空间望远镜（尤其是视场广阔的机型）有望在重力波预警后捕捉到合并前的信号。
对未来观测的启示重力波预警
LIGO/Virgo 等地面重力波观测站已能在合并数秒前发出警报；ESA 与 NASA 正在合作的 LISA 计划 2030 年代发射，将在合并前更早阶段捕捉到更低频率的重力波，为电磁预警提供更广阔的天空定位。
多信使协同观测
结合重力波与高能电磁信号的快速追踪，可实现对 γ‑射线爆发（GRB）前后事件的完整时间线重建，极大提升对这种宇宙最强烈爆炸现象的认识。
NASA 与 ESA 正在引领这一多“信使”观测时代，帮助科学家在中子星合并的“死亡前奏”中捕捉到前所未有的磁场与粒子加速机制，为探究宇宙中最剧烈的 γ‑射线爆发提供全新的理论与观测窗口。
勇编撰自论文"Magnetosphere Evolution and Precursor-driven Electromagnetic Signals in Merging Binary Neutron Stars".The Astrophysical Journal.2026相关信息，文中配图若未特别标注出处，均来源于自绘或公开图库。
