天文学家追踪神秘的快速射电爆发到极端罕见的恒星

2007年，西弗吉尼亚大学的天体物理学家邓肯·洛里默筛选了大量的射电望远镜数据，发现了一些不同寻常的东西。六年前获得的数据显示了一次短暂的能量爆发，持续时间不超过5毫秒。其他人已经看到了这个光点，并忽略了它，但洛里默和他的团队计算出，这是一个全新的现象：一个信号从银河系以外的某个遥远的地方发出。

研究小组不知道是什么原因造成了这种情况，但他们在“科学”杂志上发表了他们的研究结果。这个神秘的信号后来被称为快速无线电爆发(FRB)。自洛里默发现以来的13年里，在银河系之外已经发现了数十个FRB--有些是重复的，有些是短暂的、单一的啁啾。天体物理学家已经能够精确定位他们所在的星系，但他们一直在努力找出宇宙的罪魁祸首，提出了从奇异物理到外星文明的各种理论。

周三，《自然》(Nature)杂志上的三项研究描述了银河系内发现的第一个FRB的来源，揭示了至少一些高能量射电爆炸背后的机制。

从实验室到你的收件箱。每周从CNET获取最新的科学故事。

这场新描述的爆炸被命名为FRB 200428，它是在2020年4月28日探测到美国和加拿大的无线电天线后被发现和定位的。紧随其后的是一场匆忙的追捕，全球各地的研究小组专注于研究跨电磁频谱的FRB。人们很快就确定，FRB200428是在我们的银河系中探测到的能量最高的射电脉冲。

在这套新的论文中，天体物理学家概述了他们的探测工作和来自少数地面和天基望远镜的突破性观测。结合一致的观测结果，研究人员将FRB 200428定位于宇宙中最不寻常的奇迹之一：磁星，这是一颗死亡的超巨星的超磁性遗骸。

这是天体物理学家第一次能够找到星际侦探的罪魁祸首--但这仅仅是个开始。开普敦大学天体物理学家阿曼达·韦尔特曼(Amanda Weltman)说，未来还有很多东西需要学习。韦尔特曼是《自然》杂志(Nature)一篇伴随这一发现的新闻文章的作者。

众所周知，比太阳大很多倍的恒星都会经历一场混乱的死亡。当它们耗尽所有燃料后，物理上对它们不利；它们的巨大体积给它们的核心带来了深不可测的压力。重力迫使恒星向自身折叠，导致内爆，在被称为超新星的事件中释放出巨大的能量。

这颗恒星在极端压力下诞生的皱巴巴的核心被抛在了身后。只不过现在它非常小，只有一座城市那么大，密度大约是地球的100万倍。这个恒星僵尸被称为中子星。

一些中子星具有极强的磁场，大约是典型中子星的1000倍。他们对自己来说是一个神秘而耐人寻味的阶层。天文学家称它们为磁星，它们和FRB一样令人好奇，到目前为止只发现了大约30颗。

银河系中的一颗这样的磁星被正式命名为SGR1935+2154，指的是它在天空中的位置。为了方便起见，让我们给它起个绰号叫Mag-1吧。它于2014年首次被发现，距离地球约3万光年。2020年4月27日，美国国家航空航天局(NASA)的尼尔·盖瑞斯·斯威夫特天文台(Neil Gehrels Swift)和费米伽马射线太空望远镜(Fermi Gamma-ray Space Telescope)探测到来自MAG-1的X射线和伽马射线激增。

第二天，两台巨大的北美望远镜--加拿大氢强度测绘实验(CHINE)和瞬变天文射电发射探测2(STARE2)--探测到了来自同一空间区域的一次能量极高的射电爆发：FRB 200428。FRB和MAG-1位于完全相同的银河系附近。或者更确切地说，它们似乎在同一个银河系的房子里。

2007年发现第一次射电爆发的主要作者洛里默说，这些观测结果表明，磁星是FRB的确凿证据。磁星以前曾被理论认为是潜在的FRB源，但这些数据提供了将这两种宇宙现象联系在一起的直接证据。

澳大利亚墨尔本斯温本大学(Swinburne University)的天体物理学家亚当·德勒(Adam Deller)说，磁星偶尔会产生明亮的X射线辐射，但大多数磁星从未发射过任何射电辐射。

在宇宙侦探小说中，天文学家已经找到了罪魁祸首，但他们并不能确切地确定凶器是什么。

通过研究FRB，研究人员能够确定它能量很高，但与之前发现的一些深空FRB相比就相形见绌了。斯温本大学(Swinburne University)研究中子星的天文学博士马库斯·劳尔(Marcus Low)说，它的亮度几乎和我们探测到的最弱的FRB一样亮。这表明，磁星可能对某些FRBs负责，但不是全部--有些似乎能量太高，不能像FRB 200428那样产生。

本周三发表在《自然》杂志上的另一篇论文显示，研究人员利用中国的500米口径球面射电望远镜(FAST)研究了MAG-1在一次X射线爆发期间的情况。在磁星爆发期间，望远镜没有接收到任何射电发射。这意味着，这样的爆发不太可能单独对喷出高能量的FRB负责。德勒说，可以肯定的是，并不是每一次磁星X射线爆发都伴随着射电爆发。

德勒还指出，在银河系以外的重复观测中，FRB200428表现出与重复的FRB相似的特征。

这一点很重要，因为目前，天文学家已经在其他星系中观测到了两种类型的FRB。有那些闪现又消失的，还有一些似乎在以规律的节奏重复。法兰克福汇报200428看起来像一个中继器，但要弱得多。今年10月，CHINE望远镜进行了进一步的观测，发现了更多来自磁星的射电爆发，尽管这项工作尚未发表。

总而言之，仍有一些不确定性。威尔特曼指出，我们不能确定磁星是否是迄今为止观察到的所有FRB的来源。

一种建议是，磁星产生无线电波，就像它们在磁层中产生X射线和伽马射线一样，磁层是恒星周围巨大的极端磁场区域。另一种稍微复杂一些。科廷大学(Curtin University)天体物理学家阿黛尔·古德温(Adelle Goodwin)表示，磁星可能生活在之前流出的物质云中。古德温没有参与这项研究。古德温指出，这些物质云可能会被X射线或伽马射线爆发猛烈撞击，将能量转化为无线电波。然后，这些波在宇宙中传播，并以FRB的形式探测地球的探测器。

目前还不清楚是哪种机制导致了FRB 200428的产生，也不清楚是否可能发生了更奇特的事情。例如，其他研究人员认为，FRBs甚至可能是由小行星撞上磁星造成的。但现在有一件事似乎是肯定的：试图与我们联系的不是外星文明。抱歉的。

要解开快速射电爆发的神秘面纱，还有大量工作要做。

对于戴勒来说，追捕仍在继续。他的部分工作集中在FRB起源的问题上。他说，他的团队仍然需要收集更多的数据，但重复的FRB有可能居住在与那些不再重复的FRB不同类型的星系中。韦尔特曼指出，随着天文学家寻找任何磁星产生的FRB产生的电磁辐射和中微子，对其他信号的搜索也将加强。

这项调查最终将改变我们看待宇宙的方式。邓肯·洛里默指出，如果FRB可以确定地与中子星联系在一起，这将提供一种对那些极端宇宙实体进行普查的方法。目前的方法不能很好地识别中子星的类型--但FRBs可以改变这一点。金融稳定委员会已经在改变我们看待事物的方式。今年早些时候发表在《自然》(Nature)杂志上的一项研究利用FRB解决了一个关于宇宙失踪物质的长达数十年的问题。

洛里默说，他的团队在2007年发现第一个FRB后做出的许多预测都以某种方式实现了，他一直希望FRB能成为主流的一部分。随着谜团的加深，他们已经超出了他的预期。它们已经成为天体物理学中最令人困惑但又耐人寻味的现象之一。

想每周在收件箱里看到最新的太空故事吗？点击这里订阅CNET科学通讯。

尊重他人，保持文明礼貌，不离题。我们删除违反我们政策的评论，我们鼓励您阅读这些评论。我们可以随时关闭讨论线程。