天文學家在研究被稱為短伽馬射線暴（GRB）的強大爆炸的檔案觀測時，檢測到了顯示一顆超重中子星在坍縮成黑洞前不久短暫存在的光型。這個轉瞬即逝的巨大物體很可能是由兩顆中子星的碰撞形成的。

馬里蘭大學學院公園分校（UMCP）和位於馬里蘭州格林貝爾特的NASA戈達德太空飛行中心的研究員Cecilia Chirenti解釋說：”我們在NASA的Neil Gehrels Swift天文台、Fermi伽馬射線太空望遠鏡和Compton伽馬射線天文台探測到的700個短GRB中尋找這些信號，他在西雅圖舉行的美國天文學會第241次會議上介紹了這些發現。我們在康普頓於20世紀90年代初觀測到的兩個伽馬射線暴中發現了這些伽馬射線模式。”

1月9日星期一，科學雜誌《自然》上發表了一篇描述這些結果的論文，由Chirenti領導撰寫。

當一顆大質量恆星的核心耗盡燃料並崩潰時，就會形成中子星。過程中產生了的衝擊波在超新星爆炸中吹走了恆星的其餘部分。中子星通常將比我們的太陽更多的質量裝入一個大約城市大小的球中，但是超過一定的質量，它們會坍縮成黑洞。

康普頓數據和計算機模擬都顯示，巨型中子星比已知的質量最大、測量最精確的中子星- J0740+6620多出20%，後者的質量幾乎是太陽的2.1倍。超重中子星的體積也幾乎是典型中子星的兩倍，或者說是曼哈頓島長度的兩倍。

宇航員在1991年4月從亞特蘭蒂斯號航天飛機上部署康普頓伽馬射線觀測站時對其進行成像。資料來源：美國國家航空航天局/STS-37機組

這些巨型中子星每分鐘旋轉近78000次–幾乎是J1748-2446ad的兩倍，後者是有記錄以來最快的脈衝星。這種快速的旋轉短暫地支持了這些天體的進一步坍縮，使它們能夠存在短短的十分之幾秒，之後它們繼續形成黑洞，速度比眨眼還快。

“我們知道短的GRB是在軌道上的中子星撞在一起時形成的，而且我們知道它們最終會坍縮成一個黑洞，但是對事件的確切順序還不是很了解，”科爾-米勒說，他是UMCP的天文學教授，也是該論文的共同作者。”在某些時候，新生的黑洞會爆發出快速移動的粒子流，發出強烈的伽馬射線閃光，這是能量最高的光的形式，我們想更多地了解它是如何發展的。”

在這段動畫中，一顆中子星（藍色球體）在一個五顏六色的氣體盤中心旋轉，其中一些氣體沿著磁場（藍線）流動（藍白弧線）到物體的表面。在這些系統的X射線中看到的準週期性振蕩的一種解釋是，在圓盤的內邊緣附近形成了一個熱點（白色橢圓形），它隨著屬性的變化而膨脹和收縮。由於這種不規則的軌道，熱斑的發射在一定的頻率範圍內變化。資料來源：美國宇航局戈達德太空飛行中心概念圖像實驗室

短的GRB通常閃耀不到兩秒鐘，但釋放的能量相當於我們銀河系中所有恆星一年所釋放的能量。它們可以在10億光年之外被探測到。合併的中子星也會產生引力波，即時空的漣漪，可以被越來越多的地面觀測站探測到。

對這些合併的計算機模擬顯示，當中子星凝聚時，引力波表現出頻率的突然快速跳躍，頻率超過1000赫茲。這些信號對於現有的引力波觀測站來說，速度太快，也太微弱，無法探測。但是Chirenti和她的團隊推斷，類似的信號可能出現在短GRB的伽馬射線發射中。

天文學家稱這些信號為準週期振盪，或簡稱為QPO。與音叉的穩定鈴聲不同，QPO可以由幾個接近的頻率組成，這些頻率隨時間變化或消散。伽馬射線和引力波QPOs都起源於兩顆中子星凝聚時的物質漩渦中。

雖然在Swift和Fermi暴中沒有出現伽瑪射線QPO，但康普頓的暴發和瞬態源實驗（BATSE）在1991年7月11日和1993年11月1日記錄的兩個短的GRB符合這一要求。

BATSE儀器的較大面積使它在尋找這些微弱的模式方面佔了上風–這種明顯的閃爍顯示了超大型中子星的存在。研究小組認為，這些信號僅靠偶然發生的機率加起來不到三分之一。

“這些結果非常重要，因為它們為未來引力波觀測站對超大型中子星的測量奠定了基礎，”沒有參與這項工作的華盛頓喬治華盛頓大學物理系主任Chryssa Kouveliotou說。

到2030年代，引力波探測器將對千赫茲頻率敏感，對超大中子星的短暫生命提供新的見解。在此之前，敏感的伽馬射線觀測和計算機模擬仍然是探索它們的唯一可用工具。