由希腊帕特拉斯大学研究生迪米特里奥斯·斯基亚萨斯领衔的国际科研团队，近日利用NASA戈达德太空飞行中心的超级计算机完成了百余次高精度模拟计算；研究对象是两颗质量均为1.4倍太阳质量的中子星系统，重点分析了这两个直径仅24公里的天体在最终碰撞前最后时刻的物理过程。 中子星是宇宙中最极端的天体。当两颗中子星逐渐靠近时，周围的磁层开始发生剧烈相互作用。磁力线不断连接、断裂并重组，形成高度动态变化的磁结构。在这个过程中，快速变化的磁场将粒子加速至接近光速，产生能量极高的辐射。 模拟结果显示，新生中子星的磁场强度可达地球冰箱磁铁的10万亿倍。在如此极端的磁场环境中，能量最高的伽马射线会迅速转化为电子和正电子对，难以逃逸。但能量相对较低的伽马射线——约为可见光百万倍能量的辐射——仍可能从系统中逃逸，产生可观测的X射线等电磁信号。 研究的关键发现是，这些电磁信号具有明显的方向性。信号的亮度和空间分布随观测视角而异，且随着两颗中子星距离缩小，信号强度大幅增强。这种变化与两颗中子星磁场的相对取向密切涉及的。此外，模拟还计算了作用于星体表面的电磁应力。虽然这些磁应力弱于引力作用，但在强磁化系统中持续累积，其效应可能在下一代引力波探测信号中留下印记。 中子星碰撞会产生伽马射线暴——宇宙中最强烈的爆炸现象。以往研究主要关注碰撞本身及其后期效应，包括近光速喷流、引力波以及产生重元素的"千新星"爆发。2017年的一次观测首次同时捕捉到伽马射线暴、引力波与重元素合成的三重证据。而此次研究则将焦点前移至碰撞前阶段，填补了对这一关键时期物理过程认识的空白。 当前，LIGO和Virgo等地面引力波探测器已能在10至1000赫兹频段探测中子星并合事件。未来，具备大视场能力的中能段伽马射线空间望远镜若能结合引力波探测器提供的预警和定位信息，有望在碰撞前阶段直接探测到这些电磁信号。NASA与欧洲航天局正在合作推进空间引力波探测项目LISA，计划于2030年后发射升空。LISA将以更低频段探测中子星双星系统的更早期演化阶段，为碰撞前的长期监测提供条件。
在宇宙最极端的引力与磁场环境中，毫秒级的"瞬间"可能决定我们能否捕捉到关键证据。此次超算模拟把并合前的"空白时间段"推到聚光灯下，提示高能辐射未必只在碰撞之后才出现。随着预警、指向与数据处理能力的协同进步，人类对中子星并合的认识有望从"看到结果"走向"提前观测过程"，从而在更完整的时间链条上理解能量如何释放、物质如何演化以及重元素如何在宇宙中诞生。