千新星 AT2017gfo 中 r-过程特征逐小时涌现

中子星并合的光学/近红外对应体（千新星，Kilonovae, KNe）的光谱特征在小时时间尺度上剧烈演化。为了研究光谱演化，我们汇编了引力波探测到的千新星 AT2017gfo 从 0.5 天到 9.4 天所有观测历元的最佳光学/近红外（NIR）光谱的完整时间序列。通过对该光谱序列的分析，我们表明光谱特征的出现时间对谱线证认和抛射物性质施加了强有力的约束，而其后续演化则探测了抛射物的结构。我们发现最显著的光谱特征——1$\mathrm{\mu}$m 的 P Cygni 线——突然出现，最早在 1.17 天被探测到。我们在此最早的特征中发现了迄今为止最快的千新星抛射物成分的证据，速度达到 0.40-0.45$c$；而在所观测的历元和波长范围内，谱线形成区域的速度跨越了近一个数量级，低至 0.04-0.07$c$。其出现时间与 Sr II 的预测紧密吻合，这是由于在局部热动平衡（Local Thermal Equilibrium, LTE）条件下 Sr III 的快速复合。双电离态与单电离态之间的转变时间首次直接测量了电离温度，该温度与发射的黑体辐射场温度高度一致，偏差在百分之几的水平。此外，基于混响时间延迟效应的测量，我们发现千新星在温度上是各向同性的，即在并合后的最初几天内，极区和赤道抛射物的温度差异小于几百开尔文或在 5% 以内。这表明，一个具有非常简单假设的单温 LTE 模型，能够出人意料地很好地再现早期千新星的特性。