文章介紹了科學(xué)家們關(guān)于sgr 1935+2154的銀河系磁陀星的超光速無線電波的爆發(fā)的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，試圖把他們都弄清楚，但研究仍在進(jìn)行中。

銀河系中一顆名為 SGR 1935+2154 的磁陀星或許能幫助天文學(xué)家們解決困擾他們多年的深空無線電信號之謎。

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2020 年 4 月 28 日，世界各地的無線電觀測站發(fā)現(xiàn)這顆距地球僅 30,000 光年遠(yuǎn)的恒星殘骸似乎進(jìn)行了一次無線電波爆發(fā)。這次爆發(fā)持續(xù)了大概幾毫秒，釋放的無線電波的強(qiáng)度異常之大，即使在別的星系也可以探測到。與此同時，地面上和太空中的X射線觀測站也記錄到了由同一顆磁陀星發(fā)出的大量X射線。

關(guān)于這一事件的研究目前還處于非常初步的階段，天文學(xué)家們正在爭先恐后地分析大量數(shù)據(jù)。 但許多天文學(xué)家認(rèn)為這次無線電波爆發(fā)終于可以向我們指明快速射電暴 (FRB) 的來源。

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洛里默暴——人類觀測到的第一個快速射電暴（圖源：維基百科）

探測到無線電信號的團(tuán)隊(duì)之一瞬時天文無線電探測計(jì)劃2（STARE 2 Survey）的成員，加州理工學(xué)院的天文學(xué)家施里尼瓦斯 庫爾卡尼告訴本報(bào)記者：“在很多人看來，這次事件表明快速射電暴（FRB）是由磁陀星產(chǎn)生的?！?/p>

快速射電暴是宇宙中最迷人的謎團(tuán)之一。 它們是來自深空的、距離我們數(shù)百萬光年的星系的極其強(qiáng)大的無線電信號，其中一些釋放的能量超過 5 億個太陽。 然而，它們持續(xù)的時間不過眨眼之瞬——僅為幾毫秒——而且它們中的大多數(shù)不會反復(fù)出現(xiàn)，這使得科學(xué)家很難預(yù)測、追蹤和理解這種現(xiàn)象。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

快速射電暴的藝術(shù)概念圖（圖源：維基百科）

人們已經(jīng)就快速射電暴（FRB）的來源提出了包括超新星和外星人（抱歉，后者這是極不可能的）在內(nèi)的多種潛在解釋。 但一種越來越受歡迎的解釋則為： FRB 是由磁陀星產(chǎn)生的。

磁陀星是一種特別奇怪的中子星。與其他中子星一樣，磁陀星是大質(zhì)量恒星經(jīng)過超新星爆發(fā)后留下的極其致密的核心殘余物。 但是磁陀星的磁場比普通中子星強(qiáng)得多——大約強(qiáng) 1000 倍。 我們尚不知曉這么強(qiáng)的磁場是如何產(chǎn)生的，但這些磁場對磁陀星本身產(chǎn)生了有趣的影響。

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磁陀星的藝術(shù)概念圖（圖源：維基百科）

當(dāng)引力試圖向內(nèi)作用將星體保持在一起時，磁場是如此強(qiáng)大，扭曲了恒星的形狀。 庫爾卡尼解釋說，這使得這兩種力之間持續(xù)緊張，無法穩(wěn)定平衡，偶爾還會產(chǎn)生巨大的星震和磁陀星耀斑。

2020 年 4 月 27 日，SGR 1935+2154 的活動變得劇烈。包括 Swift Burst Alert Telescope、AGILE 衛(wèi)星和 NICER ISS payload在內(nèi)的多個儀器都發(fā)現(xiàn)并觀測了這顆磁陀星。 它最初看起來相對正常，其行為與在其他磁星中觀察到的行為一致。

但隨后，在 4 月 28 日，加拿大氫強(qiáng)度測繪實(shí)驗(yàn)望遠(yuǎn)鏡 (CHIME) - 一架旨在掃描天空中瞬態(tài)事件的望遠(yuǎn)鏡 – 探測到了來自這顆磁陀星的前所未有的信號，該信號過于強(qiáng)大，以至于系統(tǒng)無法對其進(jìn)行量化?！短煳膶W(xué)家電報(bào)》刊登了這一發(fā)現(xiàn)。

由加州理工學(xué)院的研究生克里斯托弗 博切內(nèi)克發(fā)起的瞬時天文無線電探測計(jì)劃2也檢測到了這一信號。這一項(xiàng)目的設(shè)計(jì)初衷便是探測銀河系內(nèi)產(chǎn)生的的FRB信號。它由三個相距數(shù)百公里偶極無線電天線組成，這樣設(shè)計(jì)既能排除掉周圍由人類活動造成的無線電信號，又能對信號源進(jìn)行三角位置測量。

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博切內(nèi)克與STARE2的一個信號接收器（圖源：Caltech.edu）

瞬時天文無線電探測計(jì)劃2檢測到的來自SGR 1935+2154的信號既清楚強(qiáng)度又高，累積通量達(dá)到了一百萬揚(yáng)斯基毫秒。相比較而言，一般的系外FRB信號的累積通量只有幾十揚(yáng)斯基毫秒。但由于SGR 1935+2154離我們距離很近，經(jīng)過校正，它的FRB信號強(qiáng)度其實(shí)是相對較弱的------但也足夠成為FRB了，庫爾卡尼說。

‘如果相同的信號從附近那些時常會有FRB信號的星系里傳出來的話，我們會認(rèn)為這就是FRB信號，’他告訴我們，‘這種事情真的是前所未見?！?/p>

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這張暫態(tài)相空間圖里包含了SGR 1935+2154信號值的下限，我認(rèn)為這張圖很明顯地指出SGR 1935+2154的信號很有可能就是快速射電暴。（圖源：推特 Dr. Evan ó Catháin??? (@evanocathain)?April 29, 2020）

但是SGR 1935+2154與眾不同的地方在于，除了無線電信號之外，他還發(fā)射出了X射線，我們從來沒有在系外FRB中觀測到這樣的現(xiàn)象。不過，發(fā)出X射線倒是多數(shù)磁陀星爆發(fā)的一個特征。事實(shí)上，對于大多數(shù)磁陀星來說，發(fā)出X射線和伽馬輻射是比發(fā)出無線電信號更加通常的事情。

據(jù)意大利國家天文學(xué)院的天體物理學(xué)家桑德羅梅雷蓋蒂所說，SGR 1935+2154發(fā)出的X射線看起來很尋常，信號強(qiáng)度也并不是非常強(qiáng)。梅雷蓋蒂同時也是歐洲航天局國際伽馬射線天體物理實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)星項(xiàng)目的研究人員。但這或許意味著FRB是一個比我們目前所知更加豐富而神秘的現(xiàn)象。梅雷蓋蒂告訴本報(bào)： ‘這是一個非常有趣的觀測，同時也支持了FRB來源于磁陀星的猜想。

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歐洲航天局國際伽馬射線天體物理實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)星的發(fā)射場景 （圖源：歐洲航天局）

‘此前觀測到的FRB都來自銀河系外，或許這就是為什么我們從來沒觀測到伴隨這些FRB的X射線和伽馬射線。跟SGR 1935+2154具有一樣光度的X射線是無法從銀河系外傳到地球被我們觀測到的?！?/p>

不過毋庸置疑的是我們確實(shí)檢測到了跟FRB很相似的無線電信號。并且，據(jù)Kulkarni所說，磁陀星是完全有可能產(chǎn)生更強(qiáng)的爆發(fā)的。SGR 1935+2154的爆發(fā)并沒有耗費(fèi)太多能量，一個磁陀星可以承受比這大幾千倍的爆發(fā)。

盡管這些發(fā)現(xiàn)非常驚人，我們還是要記得現(xiàn)在研究還處于初步階段。天文學(xué)家們正在運(yùn)用我們擁有的功能最為強(qiáng)大的設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步的觀測。

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況且，天文學(xué)家們還尚未對這次爆發(fā)的光譜進(jìn)行分析，與系外FRB的光譜進(jìn)行比對。如果我們最終發(fā)現(xiàn)這兩者之間有很大的差異，那么之前對這顆磁陀星的猜想都將作廢，我們將不得不從頭再來了。

當(dāng)然了，哪怕SGR 1935+2154的存在真的能確定一些FRB的源頭就是磁陀星，這也不意味著磁陀星就是FRB唯一的源頭。有一些FRB信號與SGR 1935+2154十分不同，那些信號沒有固定周期很難預(yù)測。有一個信號源發(fā)出的信號以十六天為周期循環(huán)往復(fù)。

無論SGR 1935+2154最終能告訴我們什么，這些難以置信的信號背后難解的謎題仍然無法完全解開。但是SGR 1935+2154的發(fā)現(xiàn)的確是一個令人振奮的新進(jìn)展。

BY: MICHELLE STARR

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