快速射電暴成因的假設被動搖？

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原作：Keith Cooper

翻譯：周奕宏

校對：楊欣冉 馬文琦 曹雷 塗天宇

排版：喻思敏

後臺：李鳴晨

原文鏈接：https://www.space.com/fast-radio-burst-weird-magnetic-field

最新的觀測結果開始動搖快速射電暴成因的假設。

對500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）的一幅藝術繪圖，其正在探測來自一個遙遠棒旋星系的快速射電暴。

（圖片來源：俞靜川）

快速射電暴（FRB）是一種毫秒級的高能爆發，來源於深空，成因尚未確定。而一個帶有變化的偏振磁場的重複快速射電暴讓它的成因更加神秘莫測。

自2007年被發現以來，快速射電暴一直是天體物理學中最經久不衰的謎團之一。它們極其高能，在幾分之一秒內就可產生相當於太陽三天所釋放的能量。一些快速射電暴只爆發一次，然後陷入沉默，而另一些則不斷重複爆發。在我們的星系中發現了一個快速射電暴，但大多數來自遙遠的其他星系。

雖然沒有人知道快速射電暴的來源，但高磁性中子星——磁星，也就是目前已知的磁場最強的天體，被認爲是最可能的成因，至少對於重複快速射電暴來說這種可能性最大。

目前，對一編號爲FRB 20201124A的重複快速射電暴的最新觀測發現了一些與磁星假說不一致的地方。

FRB 20201124A由加拿大CHIME望遠鏡於2020年11月24日發現。2021年春，中美兩國科學家在中國使用世界上最大的單碟射電望遠鏡——500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）在54天的時間中探測到了FRB 20201124A的1863次爆發。

在這些檢測到的快速射電暴中，有一些全新且令人困惑的發現。值得注意的是，在前36天的觀測中，這個快速射電暴源附近的磁場強度在變化着。然後，在接下來的18天裡，磁場強度直到消失前都保持不變。射電信號中還存在較強的圓偏振（描述無線電波的振盪方向）、振盪的線偏振和圓偏振，以及偏振角隨波長的變化。

以上這些現象均沒有在之前的快速射電暴中被探測到。

該研究的合著者、拉斯維加斯內華達大學物理學和天文學的傑出教授張冰在一份報告中聲稱，這些發現“揭示了一個以前從未想象過的複雜、動態演變的磁化環境”。這種被磁化的活躍環境似乎覆蓋了以快速射電暴源周圍1個天文單位範圍內的空間。一個天文單位就是地球和太陽之間的平均距離：1.5億公里。

但這個快速射電暴源會是一顆磁星嗎？

一幅磁星的藝術繪圖，這可能是一些快速射電暴的來源。

（圖片來源：ESO/L. Calçada）

當研究團隊利用位於夏威夷莫納克亞的凱克天文臺（W. M. Keck Observatory）中的望遠鏡進行跟進觀測時，他們有了一個驚人的發現：FRB 20201124A的起源在一個名爲SDSS J050803的棒旋星系中，該星系距離我們約13億光年，看起來非常像我們的銀河系。

此外，觀測還顯示，FRB 20201124A的源頭位於這個星系中一個非常普通的區域。相比之下，磁星通常在密集的恆星形成區被觀測到。

中子星於大質量恆星生命結束時災難性的坍縮和爆炸中產生。在某些特定的條件下，爆炸的恆星會產生一顆更具磁性的中子星——磁星。其前身星則被認爲是超高亮度超新星和伽馬射線暴。然而，因爲這樣的恆星壽命不長，所以通常會死於它們誕生的恆星形成區。特別是伽馬射線暴，其往往發生在重元素（金屬）丰度較低的星系中。然而，FRB 20201124A的宿主星系卻富含金屬。

“這些觀察結果讓我們回到了研究的原點，”張冰說，“顯然，快速射電暴比我們想象中的更神秘。”

如果這個快速射電暴的來源是一顆磁星，那麼它的表現就不合常理，也許這顆磁星並不孤獨。“在快速射電暴源的附近可能有其他天體，可能是一個雙星伴星。”張冰說，“要想進一步揭示這些天體的本質，我們需要更多的多波段觀測數據。”

責任編輯：黃婧

牧夫新媒體編輯部

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圖片來源：NASA、ESA、CSA、STScI

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