一個國際研究小組報告了一個銀河系磁星的射電脈沖星階段，該磁星在 2020 年發(fā)射了一次快速射電暴；觀測結(jié)果表明"暴"和"脈沖"有獨特的起源，這為快速射電暴的形成理論增添了新的內(nèi)容。
中國五百米口徑球面射電望遠鏡（FAST）
快速射電暴（FRBs）是一種長達毫秒的深空宇宙電磁輻射爆炸，在發(fā)現(xiàn)它的 15 年多之后，全世界的天文學(xué)家一直在對宇宙進行梳理，以發(fā)現(xiàn)有關(guān)其形成過程和原因的線索。
(資料圖片)
幾乎所有已發(fā)現(xiàn)的 FRB 都源自銀河系以外的深空。直到 2020 年 4 月，第一個銀河系 FRB 被探測到，命名為 FRB 20200428。這個 FRB 是由一顆磁星（SGR J1935+2154）產(chǎn)生的，磁星是一顆致密的、城市大小的中子星，具有無比強大的磁場。
這一突破性發(fā)現(xiàn)讓一些人相信，在銀河系外宇宙學(xué)距離上發(fā)現(xiàn)的 FRB 也可能是由磁星產(chǎn)生的。然而，磁星自旋引起的自轉(zhuǎn)周期，這種情況的"煙槍"至今還沒有被發(fā)現(xiàn)。對SGR J1935+2154的新研究揭示了這一奇怪的差異。
在最近一期的《科學(xué)進展》（Science Advances）雜志上，包括UNLV天體物理學(xué)家張兵在內(nèi)的一個國際科學(xué)家小組報告了在2020年4月發(fā)生FRB之后對SGR J1935+2154的持續(xù)監(jiān)測，以及5個月后發(fā)現(xiàn)的另一種被稱為射電脈沖星相的宇宙學(xué)現(xiàn)象。
為了幫助他們尋找答案，天文學(xué)家在一定程度上依賴于強大的射電望遠鏡，如中國的大型五百米口徑球面射電望遠鏡（FAST），來跟蹤 FRB 和其他深空活動。利用FAST，天文學(xué)家觀測到FRB 20200428和后來的脈沖星階段來自磁星范圍內(nèi)的不同區(qū)域，這暗示了不同的起源。
"FAST在13天內(nèi)的16.5小時內(nèi)從源頭探測到了795個脈沖，"論文第一作者、中國國家天文臺朱威威說。"這些脈沖顯示出與從源頭觀測到的爆發(fā)不同的觀測特性"。
磁層區(qū)域發(fā)射模式的這種二分法有助于天文學(xué)家了解 FRB 和相關(guān)現(xiàn)象在銀河系內(nèi)以及更遠的宇宙學(xué)距離上是如何以及在哪里發(fā)生的。
了解射電脈沖和磁星
射電脈沖是一種宇宙電磁爆炸，與 FRB 類似，但通常發(fā)出的亮度比 FRB 低大約 10 個數(shù)量級。脈沖通常不是在磁星上觀測到的，而是在被稱為脈沖星的其他旋轉(zhuǎn)中子星上觀測到的。據(jù)論文通訊作者、內(nèi)華達天體物理中心主任張說，大多數(shù)磁星在大多數(shù)時候都不會發(fā)出射電脈沖，這可能是由于它們的磁場非常強。但是，就像 SGR J1935+2154 的情況一樣，它們中的一些在經(jīng)歷了一些爆發(fā)活動后會成為臨時的射電脈沖星。
射電脈沖星和脈沖星的另一個不同之處在于它們的發(fā)射"相位"，即在每個發(fā)射周期中發(fā)射射電的時間窗口。
"與射電脈沖星中的脈沖一樣，磁星脈沖也是在周期內(nèi)一個狹窄的相位窗口內(nèi)發(fā)射的。"這就是眾所周知的"燈塔"效應(yīng)，即發(fā)射光束每周期掃視視線一次，而且只在每個周期的短暫時間間隔內(nèi)發(fā)射。這樣人們就可以觀測到脈沖射電發(fā)射。
2020年4月的FRB以及后來幾個能量較低的爆發(fā)是以隨機的相位發(fā)射的，不在脈沖星相位確定的脈沖窗口內(nèi)。這強烈表明，脈沖和爆發(fā)源自磁星磁層內(nèi)的不同位置，表明脈沖和爆發(fā)之間可能存在不同的發(fā)射機制。
對宇宙學(xué) FRB 的影響
對銀河系FRB源的如此詳細的觀測揭示了宇宙學(xué)距離上普遍存在的神秘FRB。
許多宇宙FRB源--那些發(fā)生在銀河系之外的FRB源--已經(jīng)被觀測到重復(fù)出現(xiàn)。在某些情況下，F(xiàn)AST 從少數(shù)幾個源中探測到了數(shù)千個重復(fù)爆發(fā)。過去曾利用這些脈沖串對秒級周期性進行過深入搜索，但至今沒有發(fā)現(xiàn)任何周期，使人們對過去流行的重復(fù)FRB由磁星驅(qū)動的觀點產(chǎn)生了懷疑。
天文學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，爆發(fā)傾向于以隨機的階段產(chǎn)生，這為從重復(fù)FRB中檢測不到周期性提供了一個自然的解釋。由于未知的原因，爆發(fā)往往會從磁星的各個方向發(fā)射，因此無法從FRB源中確定周期。
關(guān)鍵詞：
