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06/13 20:50科學(xué)領(lǐng)域達(dá)人  來(lái)自北京

人們無(wú)法想像這樣一個(gè)既能夠在瞬間產(chǎn)生極端強(qiáng)大的射電波，同時(shí)周邊環(huán)境又極端復(fù)雜的天體會(huì)是什么。

一顆擁有超強(qiáng)磁場(chǎng)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(lái)自遙遠(yuǎn)宇宙的無(wú)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(wú)蹤。

天體物理學(xué)家想要搞清楚這些神秘的脈沖從何而來(lái)，因何而生。假如信號(hào)只出現(xiàn)一次顯然滿足不了要求，因此人們對(duì)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(gè)比較特別，一個(gè)叫FRB 121102；另一個(gè)就是中國(guó)“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(gè)脈沖于當(dāng)年5月20日到達(dá)地球。

次年，甚大望遠(yuǎn)鏡陣列（VLA）確定了FRB 190520發(fā)生源可能的位置；隨后昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡通過(guò)可見光觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)這個(gè)發(fā)生源位于一個(gè)距地球約30億光年的矮星系邊緣。VLA的后續(xù)觀測(cè)還發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)RB 190520不但能夠反復(fù)產(chǎn)生強(qiáng)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(gè)奇怪的現(xiàn)象。

天體物理學(xué)家通常會(huì)利用快速射電暴來(lái)研究星際介質(zhì)。這是因?yàn)榭焖偕潆姳┊a(chǎn)生的射電波在到達(dá)地球的過(guò)程中，會(huì)穿越星際空間。當(dāng)射電波遭遇那些包含自由電子的物質(zhì)時(shí)，高頻射電波的穿越速度會(huì)比低頻射電波快。這種現(xiàn)象叫色散。

通過(guò)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(lái)估算某顆脈沖星有多遠(yuǎn)。

但這一次，當(dāng)人們?cè)噲D用這種方式估算FRB 190520和地球的距離時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)了問(wèn)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(dāng)人們基于宇宙膨脹原理，用多普勒紅移法測(cè)算FRB 190520宿主星系與地球的距離時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)只有30億光年。

根據(jù)目前的認(rèn)識(shí)，人們認(rèn)為快速射電暴在宇宙中可能有不同的產(chǎn)生機(jī)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(duì)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(qiáng)磁場(chǎng)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(wú)法想像這樣一個(gè)既能夠在瞬間產(chǎn)生極端強(qiáng)大的射電波，同時(shí)周邊環(huán)境又極端復(fù)雜的天體會(huì)是什么。

研究人員認(rèn)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(huì)逐漸降低，逐漸變得“平常”。射電暴的重復(fù)率可能也會(huì)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(huì)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?yàn)槲覀兒茈y對(duì)這些假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證，除非反復(fù)觀測(cè)到實(shí)例。而現(xiàn)在，像FRB 190520這樣的實(shí)例還不夠多。在這個(gè)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。