撰文：罗伯特.李               2023年4月7日

一幅艺术家的插图，描绘了两颗超密度中子星在一次壮观的爆炸中碰撞在一起（图片：Robin Dienel/卡内基科学研究所）

天文学家首次将被称为快速射电暴（FRB）的神秘能量脉冲，与坍塌碰撞恒星发出的时空涟漪联系起来。这一发现于3月27日发表在《自然-天文学》杂志上，为FRB提出了一个新的解释。十多年来，FRB一直困扰着科学家。

FRB是一种巨大的无线电能量爆发，其持续时间仅为几分之一秒，可以超过整个星系中的每一颗恒星。尽管FRB是在2007年被发现的，但它们的起源仍然是个谜。这在一定程度上是因为，虽然一些FRB会周期性地重复，但许多FRB只在几毫秒内出现和消失。

磁星是具有强大磁场的爆炸恒星（称为中子星）的超密度坍缩核心，是FRB发射的主要候选者。但最近的观测表明，或许有多种可能的来源，其中可能包括中子星碰撞。

2019年4月，激光干涉仪引力波天文台（LIGO），探测到来自GW190425中子星合并的时空涟漪，即引力波。几个小时后，加拿大氢强度测绘实验（CHIME）在同一空间区域，发现了一个明亮的、不重复的FRB。

研究合著者、澳大利亚科廷大学的射电天文学家克兰西·詹姆斯，通过电子邮件告诉《生活科学》：“我们发现，两颗中子星合并后两个半小时，产生了一次持续千分之一秒的无线电波爆发，这两颗中子星是爆炸的大质量恒星的极其稠密的残余。我们的理论是，这次无线电爆发是因为合并产生了一颗‘超大质量’中子星，当其自转速度减慢时，它坍塌成了黑洞。”

虽然中子星合并在过去被认为是FRB的可能原因，但新的观测结果提供了第一个证据，证明该理论可能是正确的。该团队使用了三条主要信息来建立这种联系。

詹姆斯说：“首先是事件发生的时间。”FRB在引力波信号发出2.5小时后抵达。其次，FRB的位置与引力波的位置一致。

“第三是距离，”詹姆斯补充道。“尤其是距离是有帮助的。”

虽然大多数FRB来自数十亿光年外，但像LIGO这样的引力波探测器对大约5亿光年的距离很敏感。这个FRB异常接近，其估计距离与GW190425的估计距离正好一致。

詹姆斯说：“让我们惊讶的是，所有的碎片都落在了合适的位置！，这是一个美丽干净的脉搏 — 这正是你对灾难性事件的期望。"

根据詹姆斯的说法，这些结果表明，至少有两个不同的FRB家族：来自中子星合并等灾难性事件的一次性FRB，以及由磁星或其他未知来源产生的重复FRB。

这一发现也可能影响科学家对中子星的理解，因为它表明这些恒星残留物的最大质量，可能比目前预期的要大。

詹姆斯说：“这是因为两颗合并的中子星产生的物体，并没有立即坍塌成黑洞，而是可以暂时抵抗引力。反过来，这也告诉了我们一些关于物质在极端密度和压力下的基本性质的信息，这是我们在地球上无法研究的。它甚至可能是一种新型恒星的证据 — 夸克星。"

随着今年春天世界引力波天文台开始进行新的观测，该团队希望加强FRB和中子星合并之间的联系。

詹姆斯说：“引力波天文台O4的下一次运行，将于5月开始，CHIME和我合作的麦琪迅宽场系列等其他射电望远镜正在等待，看看是否有来自任何中子星合并的FRB。我们还委托了一种新的仪器来探测更多的FRB，并将其定位到它们的星系。希望很快就能开始工作！”