06/13 20:50科學(xué)領(lǐng)域達人 來自北京
人們無法想像這樣一個既能夠在瞬間產(chǎn)生極端強大的射電波，同時周邊環(huán)境又極端復(fù)雜的天體會是什么。
一顆擁有超強磁場的中子星，也就是所謂“磁星”的想象圖?！按判恰笔强焖偕潆姳┌l(fā)生源的首要候選天體之一。Bill Saxton / NRAO / AUI / NSF
快速射電暴近些年有些火。這種來自遙遠宇宙的無線電脈沖包含巨大的能量，除了少數(shù)之外，它們常常沒有任何征兆地突然出現(xiàn)，然后消失無蹤。
天體物理學(xué)家想要搞清楚這些神秘的脈沖從何而來，因何而生。假如信號只出現(xiàn)一次顯然滿足不了要求，因此人們對能夠反復(fù)出現(xiàn)的快速射電暴更感興趣。
能夠反復(fù)出現(xiàn)的快速射電暴不多。但其中有兩個比較特別，一個叫FRB 121102；另一個就是中國“天眼”發(fā)現(xiàn)的FRB 190520。
FRB 190520是研究人員2019年11月從“天眼”收集的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)的?！疤煅邸笔占降臄?shù)據(jù)表明，該射電暴的首個脈沖于當年5月20日到達地球。
次年，甚大望遠鏡陣列（VLA）確定了FRB 190520發(fā)生源可能的位置；隨后昴星團望遠鏡通過可見光觀測，發(fā)現(xiàn)這個發(fā)生源位于一個距地球約30億光年的矮星系邊緣。VLA的后續(xù)觀測還發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)RB 190520不但能夠反復(fù)產(chǎn)生強烈的射電脈沖，還能夠持續(xù)釋放較弱的射電波。
在FRB 190520身上，人們還發(fā)現(xiàn)了另外一個奇怪的現(xiàn)象。
天體物理學(xué)家通常會利用快速射電暴來研究星際介質(zhì)。這是因為快速射電暴產(chǎn)生的射電波在到達地球的過程中，會穿越星際空間。當射電波遭遇那些包含自由電子的物質(zhì)時，高頻射電波的穿越速度會比低頻射電波快。這種現(xiàn)象叫色散。
通過分析射電波的色散度，天體物理學(xué)家可以知道射電暴與地球之間星際介質(zhì)的電子密度；而假如電子密度已知或可作假定，天體物理學(xué)家還可以估算出射電暴與地球的距離。以往人們常用這種方法來估算某顆脈沖星有多遠。
但這一次，當人們試圖用這種方式估算FRB 190520和地球的距離時，卻發(fā)現(xiàn)了問題?；谏⒍龋芯咳藛T發(fā)現(xiàn)FRB 190520與地球的距離大約是80至95億光年；而當人們基于宇宙膨脹原理，用多普勒紅移法測算FRB 190520宿主星系與地球的距離時，卻發(fā)現(xiàn)只有30億光年。
根據(jù)目前的認識，人們認為快速射電暴在宇宙中可能有不同的產(chǎn)生機制；或我們觀察到的不同特性的快速射電暴，是同一種現(xiàn)象在不同演化階段的不同表現(xiàn)。而對于快速射電暴的發(fā)生源是什么，目前占主流的看法是它與超新星爆發(fā)的遺骸——中子星或擁有超強磁場的中子星——也稱磁星有關(guān)。
但FRB 190520的色散度如此之高，卻是前所未見的。這或許表明在距離FRB 190520發(fā)生源很近的地方，環(huán)境非常復(fù)雜，且聚集有大量物質(zhì)。這些物質(zhì)能夠?qū)е翭RB 190520的色散度看上去很高，并且有可能也是它能持續(xù)產(chǎn)生低能射電波的原因。
然而到目前為止人們還無法想像這樣一個既能夠在瞬間產(chǎn)生極端強大的射電波，同時周邊環(huán)境又極端復(fù)雜的天體會是什么。
研究人員認為，按照流行的理論，F(xiàn)RB 190520的發(fā)生源可能是一顆中子星。假如FRB 190520是一顆中子星，那么它可能剛剛誕生不久。它的周邊還殘留著大量超新星拋出物。隨著這些物質(zhì)漸漸散去，F(xiàn)RB 190520的色散度可能會逐漸降低，逐漸變得“平?！?。射電暴的重復(fù)率可能也會降低。
但是什么原因讓這樣一顆中子星產(chǎn)生如此巨大的能量？它是一顆磁星嗎？又是什么樣的超新星爆發(fā)會形成這樣一顆既極端又古怪的中子星？
在天體物理學(xué)中，很多東西都還停留在假設(shè)的階段，因為我們很難對這些假設(shè)進行驗證，除非反復(fù)觀測到實例。而現(xiàn)在，像FRB 190520這樣的實例還不夠多。在這個古怪射電源的背后，或許真的可能存在某種人們目前還想象不到的東西。
