四月末,在不到一秒的時間裏,銀河係一顆高度磁化的恒星突然迸發出射電能量。現在,科學家認為(wei) 這次突然的奇怪光閃或能解釋天文學最大的謎團之一:究竟是什麽(me) 力量激發了宇宙深處發現的其他上百個(ge) 神秘的快速射電暴(fast radio burst,FRB)?
這顆恒星名為(wei) SGR 1935+2154,是一顆磁陀星。磁陀星本質上是超新星爆發後的致密自旋殘留,外部被超強磁場包圍。許多天文學家認為(wei) ,快速射電暴這種隻持續幾毫秒的短促而強烈的宇宙連閃來自磁陀星,但一直無法證明兩(liang) 者之間的聯係。
“我不會(hui) 說我們(men) 已經蓋棺定論了,斷定快速射電暴就是來自磁陀星。”荷蘭(lan) 阿姆斯特丹大學的天文學家Emily Petroff表示說,“但這是我們(men) 迄今發現的最可觀的證據。”
這是首次在銀河係中探測到快速射電暴。這段時間裏,arXiv預印本服務器上湧現了一大批描述該現象的初步論文。
在此之前,已知離我們(men) 最近的快速射電暴發生在離地球約1.5億(yi) 秒差距(4.9億(yi) 光年)的位置。而這顆磁陀星位於(yu) 我們(men) 銀河係內(nei) ,距離地球隻有10000秒差距,足以讓天文學家近距離領略它的高能閃動。“這次的爆發很接近宇宙快速射電暴的那種驚人強度,但是離我們(men) 沒有那麽(me) 遙遠。”美國西弗吉尼亞(ya) 大學的天文學家Burke Spolaor說,“這個(ge) 機會(hui) 太難得了,我們(men) 至少發現了快速射電暴的一個(ge) 潛在起源。”
錫盤望遠鏡
這場“秀”開始於(yu) 4月27日,當時包括NASA的尼爾·格雷爾斯雨燕天文台(Neil Gehrels Swift Observatory)在內(nei) 的許多衛星都發現了來自SGR 1935+2154的γ射線流。銀河係已知約有30顆磁陀星,SGR 1935+2154是其中之一;這些磁陀星偶爾會(hui) 突然活動,期間釋放出不同波長的輻射。次日,“加拿大氫強度測繪實驗”(Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment,CHIME)射電望遠鏡在其視場側(ce) 麵探測到了巨大的射電閃光——正好來自這顆磁陀星的所在點。
CHIME團隊一直期盼著能探測到來自SGR 1935+2154的射電輻射,但他們(men) 本來以為(wei) 這種射電脈衝(chong) 會(hui) 很弱。沒想到的是,“我們(men) 接收到的輻射比我們(men) 想的更讓人激動。”主持分析工作的多倫(lun) 多大學天文學家Paul Scholz說。
第二支研究團隊更加走運,他們(men) 捕捉到了這次強烈暴發的全過程。STARE2射電望遠鏡由低科技的天線組成——每根天線都有一根金屬管並連著兩(liang) 個(ge) 錫盤——兩(liang) 個(ge) 位於(yu) 加利福尼亞(ya) 州,一個(ge) 位於(yu) 猶他州。STARE2從(cong) 去年開始執行巡天任務,一直希望能捕捉到銀河係中類似快速射電暴的現象。4月28日,它不負眾(zhong) 望地探測到了和CHIME發現的一樣的射電脈衝(chong) 。參與(yu) STARE2項目的加州理工學院研究生Chris Bochenek說:“我太激動了,我用了一點時間才打開數據檢查,確保我不是在做夢。”Bochenek的聯合導師、加州理工學院天文學家Vikram Ravi說:“Chris在Slack上給我留言,他激動之下還爆了粗口。”
小宇宙爆發
這是迄今發現的首個(ge) 來自銀河係磁陀星的最明亮的暴發,或能為(wei) 弄清楚宇宙其他位置的快速射電暴的起源提供線索。
磁陀星自旋速度很快,擁有極強的磁場。它的能量如此充沛,自然可以產(chan) 生暴發。關(guan) 於(yu) 這類暴發的起源,一種看法是磁陀星內(nei) 部可能發生了某種活動,比如對應地震的“星震”,導致星球表麵破裂,能量噴薄而出。另一種可能是磁陀星周圍的高磁化環境在某種情況下產(chan) 生了暴發。
通過研究來自SGR 1935+2154的射電暴,以及同時暴發的其他波長的光,天文學家或許能縮小這些可能的範圍,德國馬克斯·普朗克射電天文學研究所天文學家Laura Spitler說。許多衛星還探測到了來自該磁陀星的X射線暴,發生時間與(yu) 射電輻射差不多。這也是天文學家第一次在其他波長上探測到這些信號;正是因為(wei) 這顆磁陀星離地球很近,我們(men) 才有機會(hui) 發現這些信號。
不過,還是有一些謎團沒有解開。比如,與(yu) 4月28日的暴發相比,在遙遠星係發現的快速射電暴的能量是前者的1000倍左右。此外,部分遙遠的暴發還會(hui) 有間隔地重複,這些都是磁陀星起源無法簡單解釋的現象。Petroff說,也許有一部分快速射電暴是來自磁陀星,但不是全部。
無論如何,天文學家還是想要探測到更多的快速射電暴——不管遠的近的。“每個(ge) 射電暴都能照亮我們(men) 與(yu) 它源頭之間的所有物質。”阿姆斯特丹大學的天文學家Jason Hessels說。科學家已經開始利用這些信息,繪製宇宙中物質的分布地圖。
Hessels說:“盡管這或多或少已經回答了射電暴起源的問題,但是這個(ge) 領域的未來仍舊讓人充滿期待。”
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