來自太空深處的奇異射電暴

圖為澳大利亞平方公里陣列天文望遠鏡的一部分射電拋物面天線。該望遠鏡陣列幫助科學家首次追蹤到了一次非重複快速射電暴的來源。

供圖：CSIRO

撰文：NADIA DRAKE

很久以前，在一個遙遠的星系裡，某個神秘的天體向宇宙發射了一次射電暴。去年9月，澳大利亞內陸西部的一個射電望遠鏡陣列捕捉到了這個強勁的「脈搏」。儘管這個信號只持續了幾毫秒，科學家們還是追蹤到了這場射電暴的源頭：位於天鶴座方向、遠在36億光年左右的一個星系。科學家根據發現日期，將其編號為FRB 180924。

過去十年左右，天文學家已經發現了數百次這類宇宙「脈搏」，但他們發現單次射電暴並隨後確定其來源，卻是第一次。一般而言，確定這類快速射電暴（FRB）的來源，有助於科學家進一步縮小對這種極強爆炸產生機制的猜測範圍。近日，該研究發表在了《科學》期刊上。

該研究的作者、澳大利亞聯邦科工組織的Keith Bannister稱：「定位至關重要。希望以後的幾次定位，能夠讓我們了解這一現象有多麼多元化。這對理論學者們理解其原理非常有幫助。」

然而，截至目前，這次新的觀測結果卻讓謎題愈加撲朔迷離。

射電暴領域頂級專家之一、荷蘭阿姆斯特丹大學的Emily Petroff稱：「我不知道我們距離解開射電暴真相的謎團是否更近一步，但是這項研究卻讓我們對射電暴的全貌有了更完整的了解。」

爆炸得好

快速射電暴首次被科學家發現是在大約10年前。當時，美國西弗吉尼亞大學的天文學家Duncan Lorimer在澳大利亞帕克斯天文台搜集的數據中發現，無線電波有一個短暫的爆發。當時，一些天文學家質疑這個爆發的來源，因為它十分強烈，而且似乎來自非常遙遠的地方，很多天文學家推測這只是星系間奇異現象的一個普通信號而已。

但隨後出現了更多次爆發，其中一些還被不同的望遠鏡所發現。於是，天文學家開始認真起來，尋找這些射電暴的起源。早期的理論推測，射電暴來自於消失中的黑洞、宇宙大災難、緻密的死亡恆星，當然，也少不了智慧的外星生物。但是，射電暴轉瞬即逝，捕捉並研究它都異常困難。

2016年，天文學家利用設在波多黎各的阿雷西博天文台發現，射電暴FRB 121102在持續爆發。與其它射電暴不同，FRB 121102至今都未停歇。2017年，科學家最終測定它來自於大約30億光年外的一個矮星系中的一片奇怪的小斑點。

現在，關於射電暴的最領先的理論之一認為，射電暴來自年輕而又磁性極強的中子星（磁星）。這類磁星曾經是巨大的恆星，卻活得短，死得快。但是，儘管澳大利亞、俄羅斯、美國、加拿大的眾多望遠鏡已經發現了幾百次快速射電暴，但其來源仍然無人知曉。

新的希望

正因如此，Bannister及其同事們急切地把澳大利亞的平方公里陣列天文望遠鏡瞄準天空，搜尋這些飛逝的天文現象。

該望遠鏡陣列由36架射電拋物面天線組成，分布在5平方千米的範圍內。天文學家可以利用射電暴到達不同射電天線的微小時間差，確定射電暴的位置。2018年9月24日，該望遠鏡陣列在運行專門軟體來定位單次射電暴時，發現了一個「獵物」，正是前文所說的非重複性單次快速射電暴FRB 180924。

美國夏威夷和智利的光學望遠鏡進行後續觀測，幫助該團隊確定這次射電暴的來源是位於大約36億光年外的一個星系。準確地說，這次射電暴來自一個巨大的、可能酷似銀河系的螺旋星系的邊緣，只不過該星系裡主要是古老的恆星。

Bannister說：「這個宿主星系其實相當無趣。宇宙里的大多數恆星都存在於這類星系中。所以，恆星沒啥稀奇的，但是，它與FRB 121102的宿主星系卻大不相同。」

與FRB 121102來源的那個奇怪的矮星系相比，這個星系大1000倍，而且內部恆星生成的速度慢得多。若果真如此，則意味著新生成的死亡恆星（如磁星）不應該存在於此，因為，能塌縮成緻密死亡恆星的膨大恆星通常都存在於恆星生成速度更快的地方。換言之，FRB 180924可能並非來源於磁星，與目前最領先的那套理論相悖。

Petroff說：「這些星系之間的差異這麼大，令人困惑，不過，我想這正好是在告訴我們，我們還需要更多地了解快速射電暴的宿主星系。這次的射電暴不像FRB 121102處在一個矮星系裡，從某種程度上說，令我鬆了口氣，畢竟那樣就太簡單了！」

那麼，天文學家們打算做些什麼呢？隨著科學家觀測到更多射電暴，他們將追蹤到射電暴的來源，然後，他們希望能進一步破解快速射電暴的謎題。Bannister等人推測，最終，他們可能會發現產生射電暴的宇宙動力源不止一個。

Bannister說：「我傾向於認為有多種方式產生快速射電暴。科學家們可能會有一種內在的慾望去把一切大一統，但有時候，大自然卻比我們更有智慧。」

（譯者：mikegao）

來源：國家地理中文網（官V）

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