從數十億光年之外出現在天空中的轉瞬即逝的無線電波爆發是什麼原因引起的，這是天文學中最令人困惑的謎團之一。現在，天文學家首次觀測到高能γ射線閃光，它看起來像是與產生快速射電暴（FRB）的同一事件發出的——這種關聯被預測將有助於縮小關於FRB起源的各種可能解釋的範圍。
“如果FRB有γ射線對應物，那將對模型產生巨大的約束，並且非常有趣，”加拿大蒙特利爾麥吉爾大學的天體物理學家維多利亞·卡斯皮說。
但是，除了令天文學家興奮之外，這一特殊發現的性質並沒有提供明確的答案，反而加深了FRB的謎團。“如果證明這種關聯是真實的，那將是完全出乎意料和令人震驚的進展，”加利福尼亞州帕薩迪納市加州理工學院的天文學家施裡·庫爾卡尼說。
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軌道觀測
11月11日發表在《天體物理學雜誌快報》上的一篇論文中描述的γ射線訊號，來自美國宇航局名為雨燕號的軌道γ射線觀測站的資料。賓夕法尼亞州立大學（賓夕法尼亞州立大學）位於大學公園的一個團隊發現，大約在同一時間，並且從與FRB 131104相同的方向出現了一個γ射線耀斑，該射電暴因其在2013年11月4日被澳大利亞帕克斯天文臺射電望遠鏡觀測到而得名。
一個謎團是，這兩個訊號描繪了潛在來源的不同影像，該來源似乎遠達100億光年（3.2吉秒差距）。無線電爆發只持續了幾毫秒，而γ射線訊號則持續了兩到六分鐘，並且它釋放的總能量比無線電爆發要大得多。“我們把能量預算增加了十億倍以上，”該研究的合著者，賓夕法尼亞州立大學的天體物理學家德里克·福克斯說。
這對FRB的起源具有重大意義。一種主要的理論認為，FRB是來自遙遠磁星的耀斑——磁場巨大的中子星，可以產生短暫而充滿能量的能量爆發，並且可以重複發生，至少已知有一個FRB是這樣做的。儘管人們認為磁星會產生γ射線，但它們不會發出如此高的能量，並且持續如此長的時間，福克斯說。“這對磁星模型提出了嚴峻的挑戰，”他說。
黑洞競爭者
相反，γ射線訊號類似於雨燕號之前觀測到的事件，科學家們將其認定為超新星產生的衝擊波爆發或超大質量黑洞吞噬恆星時輻射的激增，福克斯說。這兩個選擇的問題在於，兩者都不太可能產生無線電爆發。
另一種可能性是，γ輻射和無線電爆發都來自中子星之間的碰撞。但是，如果這是真的，它將無法解釋所有的FRB：人們認為中子星碰撞相對罕見，而估計表明FRB很常見，大約每十秒鐘在天空中的某個地方發生一次。（天文學家到目前為止僅檢測到大約20個FRB，主要是因為射電望遠鏡通常只觀察天空的小片區域）。福克斯指出，已經有跡象表明，FRB可能由多種型別的來源產生。
許多天文學家還需要確信雨燕號探測到的FRB和γ射線訊號來自同一來源。福克斯說，從統計學上講，如果沒有任何真正的關聯，γ射線爆發在與FRB相同的時間和地點發生的純粹巧合的機率僅為1/800。他還補充說，在那個方向上也沒有任何其他已知的來源可以產生γ射線爆發。
儘管這樣的結果通常會透過得出兩個訊號來自同一來源的統計閾值，但卡斯皮說，這一發現是前所未有的，因此需要更多的證據。“非凡的宣告需要非凡的證據，”她說。
需要更多資料
庫爾卡尼也很謹慎。“這種關聯可能是γ射線天空中的一個突發事件與單個FRB巧合造成的，”他說。“我們肯定需要更多這樣的關聯才能認真對待這一假設。”
福克斯希望找到更多。隨著新的和現有的望遠鏡開始搜尋FRB，已知的射電爆發數量應該從目前的約20個上升到200個左右。如果發生這種情況，雨燕號應該能夠使用其視野中心來檢查十幾個以上的這些位置，以查詢相關的γ射線爆發。
與在望遠鏡視野邊緣拾取的FRB 131104相比，在中心位置檢測γ射線訊號將產生更具統計意義的結果，在望遠鏡視野邊緣，噪聲更容易模擬訊號。反過來，這將增加科學家對訊號與FRB的相關性並非僅僅是偶然的確定性。“那麼置信度將達到十億分之一，”福克斯說。
本文經許可轉載，並於2016年11月17日首次發表。