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)現它的 15 年多之后，全世界的天文學家一直在對宇宙進行梳理，以發(fā)現有關其形成過程和原因的線索。

(資料圖片)

幾乎所有已發(fā)現的 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)現讓一些人相信，在銀河系外宇宙學距離上發(fā)現的 FRB 也可能是由磁星產生的。然而，磁星自旋引起的自轉周期，這種情況的"煙槍"至今還沒有被發(fā)現。對SGR J1935+2154的新研究揭示了這一奇怪的差異。

在最近一期的《科學進展》（Science Advances）雜志上，包括UNLV天體物理學家張兵在內的一個國際科學家小組報告了在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)現的另一種被稱為射電脈沖星相的宇宙學現象。

為了幫助他們尋找答案，天文學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，天文學家觀測到FRB 20200428和后來的脈沖星階段來自磁星范圍內的不同區(qū)域，這暗示了不同的起源。

"FAST在13天內的16.5小時內從源頭探測到了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家了解 FRB 和相關現象在銀河系內以及更遠的宇宙學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中子星上觀測到的。據論文通訊作者、內華達天體物理中心主任張說，大多數磁星在大多數時候都不會發(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一個狹窄的相位窗口內發(fā)射的。"這就是眾所周知的"燈塔"效應，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。這強烈表明，脈沖和爆發(fā)源自磁星磁層內的不同位置，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 FRB 的影響

對銀河系FRB源的如此詳細的觀測揭示了宇宙學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--已經被觀測到重復出現。在某些情況下，FAST 從少數幾個源中探測到了數千個重復爆發(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)現任何周期，使人們對過去流行的重復FRB由磁星驅動的觀點產生了懷疑。

天文學家們發(fā)現，爆發(fā)傾向于以隨機的階段產生，這為從重復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。

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