在四月下旬的瞬間，銀河系中一顆高度磁化的恆星突然爆發出無線電能量。現在科學家們表示，這種突如其來的奇怪閃爍可能有助於解釋天文學最大的謎題之一：是什麼驅動了在宇宙中更遠處被發現的數百個其他神秘的快速射電暴 (FRB)。
這顆名為 SGR 1935+2154 的恆星是一顆磁星——超新星爆發後留下的緻密、旋轉的餘燼，幷包裹在強烈的磁場中。許多天文學家認為，快速射電暴——短暫但強大的宇宙閃光，只持續幾毫秒——來自磁星，但一直未能證明這種聯絡。
“我不會說這完全確定了快速射電暴來自磁星，” 荷蘭阿姆斯特丹大學的天文學家艾米麗·彼得羅夫說。“但這絕對是我們發現的最有希望的證據。”
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描述這次爆發的初步論文（這是在銀河系中首次探測到的）最近幾天已湧入 arXiv 預印本伺服器。
到目前為止，已知最近的快速射電暴發生在距離地球約 1.5 億秒差距（4.9 億光年）的地方。這顆磁星位於我們的星系中，僅距離 10,000 秒差距，這使得天文學家能夠近距離觀察到它活躍的景象。“這是一個接近宇宙 FRB 瘋狂強度的東西，但它並沒有發生在那麼遠的地方，” 西弗吉尼亞大學摩根敦分校的天文學家莎拉·伯克·斯波拉爾說。“這是一個瞭解至少一種可能導致 FRB 的來源的絕佳機會。”
蛋糕盤望遠鏡
這場“表演”始於 4 月 27 日，當時包括 NASA 的尼爾·格雷爾斯雨燕天文臺在內的衛星探測到來自 SGR 1935+2154 的 γ 射線流。這顆恆星是銀河系中約 30 顆已知磁星之一；這些磁星偶爾會經歷活躍期，在此期間它們會發射不同波長的輻射。第二天，加拿大五角頓的加拿大氫強度測繪實驗 (CHIME) 射電望遠鏡探測到一個巨大的無線電閃光，它發生在視場的一側——來自天空中磁星所在的位置。
CHIME 團隊一直希望接收到來自 SGR 1935+2154 的無線電輻射。但他們預計會是微弱的無線電脈衝。相反，“我們得到了一些更令人興奮的東西”，多倫多大學的天文學家保羅·肖爾茨說，他是這項分析的負責人。
第二個研究團隊更幸運地完全捕捉到了強烈的爆發。STARE2 射電望遠鏡由低技術天線組成——每個天線由一根金屬管和兩個連線的蛋糕盤組成——分佈在加利福尼亞州的兩個地點和猶他州的一個地點。自去年以來，STARE2 一直在觀測天空，希望能捕捉到類似銀河系中快速射電暴的東西。4 月 28 日，它確實做到了，探測到了 CHIME 看到的同一個無線電脈衝。“我太興奮了，以至於花了一點時間才打開資料並檢查它，以確保它是真實的，” 在帕薩迪納的加州理工學院 (Caltech) 研究 STARE2 的研究生克里斯·博切內克說。“克里斯在 Slack 上給我們發了訊息，然後說了一些相當不可重複的話，” 加州理工學院的天文學家、博切內克的共同導師維克拉姆·拉維說。
能量爆發
這種無線電閃光是迄今為止在銀河系中從磁星觀測到的最亮的閃光，並且可能為導致在宇宙其他地方觀測到的快速射電暴的原因提供線索。
由於磁星旋轉速度快且具有強大的磁場，它們擁有巨大的能量儲備，可以產生爆發。關於這些爆發來源的一種想法是，磁星內部發生的某些事情——例如類似於地震的“星震”——可能會使其表面破裂並釋放能量。另一種可能性是磁星周圍高度磁化的環境以某種方式產生了爆發。
德國波恩馬克斯·普朗克射電天文學研究所的天文學家勞拉·斯皮特勒說，天文學家或許能夠透過研究來自 SGR 1935+2154 的無線電爆發和同時發生的其他波長光中的爆發來縮小這些可能性。多顆衛星在與無線電輻射大致相同的時間探測到來自磁星的 X 射線爆發。這是天文學家首次在其他波長中探測到這些訊號；看到它們之所以成為可能，僅僅是因為磁星離地球如此之近。
但仍有一些謎團。首先，4 月 28 日的爆發能量比在遙遠星系中看到的快速射電暴低約 1000 倍。而且一些遙遠的爆發以磁星難以解釋的間隔重複出現。彼得羅夫說，也許有些快速射電暴來自磁星，但並非全部。
天文學家仍然希望儘可能多地收集快速射電暴的例子，無論遠近。“每一個都像一種背光，照亮我們和源之間所有物質，” 阿姆斯特丹大學的天文學家傑森·海塞爾斯說。科學家們最近開始使用這些資訊來繪製宇宙中物質的分佈圖。
“這個領域有著令人興奮的未來，” 海塞爾斯說，“即使這或多或少是關於爆發來自何處的答案。”
本文經許可轉載，最初於 首次發表 於 2020 年 6 月 9 日。