2007年，天文学家发现了一种连续时间只有几毫秒的高能天体物理征象——快速射电暴（FRB）。10多年来，它的泉源众说纷纭，甚至加倍神秘。发表于《自然》的最新研究，首次明确了FRB的一个泉源——今年4月，两个天文台划分考察到了银河系内一颗磁陀星的射电爆，这表明磁陀星至少是部门FRB的泉源。本文来自微信民众号：全球科学（ID：huanqiukexue），作者：娜迪亚·德雷克（Nadia Drake），翻译：樊亦非，审校：吴非，题图来自：影戏《异次元骇客》

最近，天文学家们一直在监测着距地球3万光年处，一颗早已殒命的恒星残骸所发出的奇异高能辐射该天体属于“磁陀星”（magnetar），这是一种伟大的磁中子星。天文学家从中意外地发现了仅仅连续几毫秒的强烈射电波发作。这也是迄今考察到的最为明亮的一次磁陀星发作。

上述射电波发作虽然源于我们所在的银河系，但却与一种名为快速射电暴（fast radio burst, FRB）的射电波闪变征象十分相似。FRB转瞬即逝，极为明亮。此前的考察纪录尚无法确定它由什么物体发出，但它们都来自其他星系。现在的新发现确定了这颗磁陀星是一次FRB的泉源，或许能够解决关于FRB起源的至少一个谜题，只管谜底可能会引向更多谜团。

“这确实是一项突破，而不是滥用这个词。” 荷兰射电天文学研究所和阿姆斯特丹大学的杰森·赫塞尔斯（Jason Hessels）说道。此次的效果不能一下子解决所有关于FRB的问题，但可以使我们向这个目的迈出一大步。

今年4月下旬，至少有两个射电天文台发现了那次射电暴。研究团队将射电波追溯到一个高磁性中子星，也就是前文提到的那颗恒星的残骸。这颗位于银河系深处的殒命恒星名为SGR 1935 2154，质量是太阳的40~50倍。在约莫一周的时间内，它一直在向宇宙发射高能辐射。

这是人类首次考察到随同云云大规模伽马射线的射电暴。由于此次射电暴既明亮又短暂，现在一些天文学家把它视为研究数十亿光年以外FRB的绝佳模子。

阿姆斯特丹大学的艾米丽·彼得罗夫（Emily Petroff）示意，即便云云，要使这种微弱的联系加倍明确，就需要清楚地评估该泉源与先前考察到的FRB有何差别。“正如研究FRB那样，必须制止‘见树不见林’。我们需要忧郁的是，这个泉源只是个特例。”

捕捉FRB

十多年来，FRB一直是宇宙中最难明的谜团之一。这些射电波以光速行进，通常在宇宙穿梭数十亿年之后才会被我们考察到。这意味着，释放这些射电波的天体必须十分壮大。到目前为止，考察到的所有发作均来自遥远星系。关于此征象的起源，天文学家多年来已经提出了数十种假说，其中包罗正在蒸发的黑洞、爆炸中的恒星、发生碰撞的伟大天体。固然，另有一些不太正经的料想，以为这是外星人在传输的我们听不懂的信息。

越来越厚实的考察效果使假说加倍完善。天文学家考察到一些重复性的发作，这说明其泉源无论是什么，都不会在发生一次FRB后自毁。研究团队将多台望远镜瞄准天空中的多个位置，最先了对射电暴的实时捕捉。不久，好几次射电暴的宿主星系都被追溯到了。然而，纵然天文学家已网络了数百次发作的数据，射电暴的起源仍然被疑云笼罩。

彼得罗夫说：“我们每一次找到的新射电暴，都会与之前有所差别。我原本希望每次找到一个新的时，它都能证实我们之前所领会到的所有知识，然则现实从来不是这样的！射电暴远比我们想象的多种多样，因此我们必须加倍专注。”

天文学家使用CHIME（加拿大氢强度测绘实验）射电望远镜首次发现了这次新发作。这台位于加拿大西南部的望远镜，专门用来征采FRB。自2018年终启用以来，已发现了数百个此类信号。这次新发作出现在望远镜视野的外围，但由于其十分强烈，仍然可以被容易考察到。

图片泉源：CHIME

“这是一次来自磁陀星的异常明亮的射电暴。”多伦多大学的保罗·舒尔茨（Paul Scholz）说道，他在“天文学家电报”网站上向CHIME团队实时报道了本次发作事宜。“这就是磁陀星与FRB之间的联系吗？有可能。”

接到通知后，加州理工学院的天文学家对他们在发作后时间段内网络的数据进行了开端检查。他们的考察效果由位于加利福尼亚州和犹他州的三个射电天线配合网络，是STARE2（第2次瞬态天文射电发射考察）项目一部门，专门用于探测来自银河系内部的FRB。

与CHIME差别，STARE2从正面捕捉到了该事宜，这使研究人员可以快速盘算发作的亮度。据他们估量，发作若是发生在已知距离最近的银河系外FRB处（约5亿光年外），那么从地球上仍然很容易被检测到。对加州理工学院的斯里尼瓦斯·库尔卡尼（Shrinivas Kulkarni）而言，此次发作的亮度和毫秒级的连续时长，是其与FRB的决定性关联。

STARE2项目的首席研究员库尔卡尼示意，凭据这些考察效果，“FRB的一个合理起源，即是其他星系中的活跃磁陀星。若是我们守候得足够久，也许这个磁陀星甚至将会发生更明亮的发作。”

第三个考察效果来自另一个使用了欧洲航天局的轨道INTEGRAL（国际伽马射线天体物理学实验室）考察台的团队，他们把射电暴与同时来自统一物体的X射线暴联系在一起，从而将其泉源确定为磁陀星。在那之后，中国的500米口径球面射电望远镜（FAST）则探测到了SGR 1935 2154的另一次射电暴，这次发作的泉源也指向磁陀星。库尔卡尼说：“我敢用一年的人为赌博，就是这个泉源。”

磁陀星发作

几年来，已有多种证据将磁陀星认定为造成FRB的“罪魁祸首”。这些中子星旋转得极其迅速，并拥有极为壮大的磁场，二者连系便可以发生伟大的辐射发作。科学家还考察到，一些FRB具有强烈而“扭曲”的极化征象。这表明它们起源于或曾穿过强磁环境，好比这些殒命恒星的周围。

但谜底的全貌尚未揭晓。赫塞尔斯说：“很长一段时间以来，人们一直在反驳说：‘然则我们从未见过银河系中的磁陀星有什么消息，它们的亮度甚至都称不上明亮。既然云云，其他星系中的磁陀星怎么就可以呢？’”

现在，有了这项新发现，天文学家正在仔细研究FRB和磁陀星之间的联系。“我不会说这就是最终的定论，或者这就是必不可少的中间环节，”彼得罗夫说，“但通过这项研究，我们距离找到银河系中天体与发生FRB的天体之间的联系更近了一步。”

天文学家指出，只管此次发作比从此前磁陀星中考察到的任何发作都要明亮，但它的强度仍然比大多数FRB弱几个数量级。研究人员可能会首先发现较微弱的发作，这在意料之中，由于微弱的发作可能比异常明亮的发作更多，正如稍微的地震比大地震更频仍一样。较强的恒星耀发（flare）也可能发生较强的射电暴。虽然罕有，但有些磁陀星可以发生壮大的耀发，纵然隔着遥远的星际距离，它们也能改变地球的电离层。赫塞尔斯说：“我很想知道，若是我们捕捉到了一次那样的巨型耀发，我们会看到堪比FRB那般明亮的发作吗？”

另一个未解的谜题是，FRB是否可以具有多个差别的泉源？迄今为止，考察到的大多数发作都是自力的事宜，但也有十几次有着神秘泉源的发作是频频发生的。距离我们最近（约有十亿光年）的重复性FRB被称为R3，每16天发作一次。科学家嫌疑，R3的周期性流动与锁定在其引力范围内的其他物体有关。然则，磁星SGR 1935 2154似乎没有任何类似的轨道同伴。

赫塞尔斯说：“我希望不仅只有一种FRB。我也希望通过更深入的研究，可以同时发现许多器械。”

原文链接：https://www.scientificamerican.com/article/magnetic-star-radio-waves-could-solve-the-mystery-of-fast-radio-bursts/ 

本文来自微信民众号：全球科学（ID：huanqiukexue），作者：娜迪亚·德雷克（Nadia Drake），翻译：樊亦非，审校：吴非