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無線電波 快速射電暴，真的好神秘

無線電波 快速射電暴，真的好神秘
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【 無線電波|快速射電暴，真的好神秘】M81是夜空中最亮的星系之一，距離地球1170萬光年。最近，M81星系附近的一群恒星出現(xiàn)驚人的無線電波爆發(fā)，天文學(xué)家正在努力解釋這一現(xiàn)象。供圖：ASA, ESA AND THE HUBBLE HERITAGE TEAM (STSCI/AURA)
鄰近的星系釋放出明亮又短暫的無線電波，天文學(xué)界最大的謎團因此變得更加撲朔迷離。不斷爆發(fā)的能量似乎來自一群古老的恒星：球狀星團，而在天文學(xué)家看來，這是最不可能的地方。
　快速射電暴通常來自幾十億光年之外，是一種異常明亮、稍縱即逝的無線電波爆發(fā)；2007年，天文學(xué)家首次探測到這種現(xiàn)象，但一直無法解釋。根據(jù)到目前為止的觀察情況，科學(xué)家推測，這種爆發(fā)源自壽命短暫的年輕天體：磁星。
　然而，去年發(fā)現(xiàn)的快速射電暴卻追溯到約1170萬光年之外的球狀星團，附近是旋渦星系M81；相關(guān)描述發(fā)表在科學(xué)預(yù)印本服務(wù)平臺arXiv上。在一群古老的恒星里發(fā)現(xiàn)快速射電暴，就像在巨石陣里發(fā)現(xiàn)智能手機，這根本說不通。
　“我們完全沒想到這里會出現(xiàn)快速射電暴”，新論文的合著者、多倫多大學(xué)的天文學(xué)家Bryan Gaensler說：“到底發(fā)生了什么？”
　科學(xué)家很難解釋宇宙中的時代錯位現(xiàn)象。他們得出了另一個結(jié)論：和其他很多天象一樣，快速射電暴的成因可能有很多。
　“快速射電暴很可能是一種普遍現(xiàn)象，有很多種產(chǎn)生原因，”康奈爾大學(xué)的天文學(xué)家Shami Chatterjee說。他也在研究快速射電暴，但沒有參與此次發(fā)現(xiàn)。
“這里正在發(fā)生什么？”
2020年1月，科學(xué)家利用加拿大氫強度測繪實驗（CHIME）望遠鏡的發(fā)現(xiàn)了一場爆發(fā)，并命名為FRB 20200120E。事實證明，這臺望遠鏡是發(fā)現(xiàn)快速射電暴的利器：2017年，CHIME啟用時，已知的快速射電暴還不到30次，現(xiàn)在有了這臺望遠鏡，天文學(xué)家記錄到的快速射電暴的次數(shù)已超過1000次。
　與至少20多個已知的爆發(fā)一樣，F(xiàn)RB 20200120E是一個“重復(fù)器”：是一個可以多次產(chǎn)生可探測無線電波爆發(fā)的空間引擎，而非爆發(fā)一次就消失。它的爆發(fā)不如幾十億光年之外，遙遠的宇宙里的那些那么明亮，但在去年，科學(xué)家借助FRB 20200120E確定了快速射電暴在天空中的位置。
　研究團隊可以據(jù)此嘗試確定其來源。測量數(shù)據(jù)表明，F(xiàn)RB 20200120E非常近，所以天文學(xué)家知道自己尋找的東西在不遠處，甚至可能就在銀河系充滿氣體、物質(zhì)稀疏的光暈里。之后，科學(xué)家利用射電望遠鏡網(wǎng)絡(luò)：歐洲甚長基線干涉網(wǎng)，來確定爆發(fā)的確切位置。
　“最終我們發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)RB 20200120E與M81星系中的球狀星團有關(guān)，從而證實它的距離比其他已知銀河系外快速射電暴近40倍。”
　“解釋快速射電暴是一件非常有趣的事情，”Chatterjee說：“已有的模型都不太適合。”
　球狀星團是可觀測宇宙中最古老的天體之一。它們已經(jīng)存在了幾十億年，至少和它們圍繞運行的星系一樣古老，甚至可能更古老。直到現(xiàn)在，科學(xué)家強烈懷疑快速射電暴是由迄今為止觀測到的最年輕的致密天體產(chǎn)生的，即磁星，或者磁性極強的發(fā)光的恒星尸體，即年輕的大質(zhì)量恒星爆炸死亡后的產(chǎn)物。一旦形成，磁性極強的恒星尸體會徘徊幾萬年，直至磁場衰減，留下一顆平平無奇的中子星。
　但據(jù)天文學(xué)家所知，這些閃閃發(fā)光、致密的球狀星團并不包含會坍縮成磁星的狂暴恒星。
　“整個宇宙，這類恒星的形成比比皆是，甚至在銀河系的很多地方，但球狀星團里沒有，”西北大學(xué)負責(zé)研究球狀星團的Claire Ye說：“問題來了，這里正在發(fā)生什么？”
磁性極強、密度極高的恒星
科學(xué)家用了近15年才解開快速射電暴的謎團。最初的假設(shè)包括蒸發(fā)的黑洞、發(fā)光的死亡恒星、致密天體碰撞，甚至還有外星技術(shù)。從射電暴的納米級結(jié)構(gòu)，到持續(xù)時間只有幾毫秒、爆發(fā)力極強，更多線索表明，它們一定來自密度極高的致密天體。
　因此，科學(xué)家轉(zhuǎn)向了黑洞和中子星等天體，它們是大質(zhì)量恒星爆炸形成超新星后的產(chǎn)物。之后的觀察結(jié)果表明，一些爆發(fā)源自磁場極強的區(qū)域，進一步說明這些神秘信號可能來自磁星。
　然而去年，銀河系中的一顆磁星產(chǎn)生了類似快速射電暴的無線電波爆發(fā)。這次爆發(fā)比半個宇宙之外的強大爆發(fā)略弱一點，但科學(xué)家確信，他們的研究方向是正確的。
　“自從看到銀河系的磁星產(chǎn)生類似快速射電暴的無線電波爆發(fā)后，我們更加確信快速射電暴來自磁星，”哥倫比亞大學(xué)、弗拉迪朗研究所的Brian Metzger說：“理論家和觀測者都對磁星假說很滿意。”

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