以诡异的磁场反复的快速射电爆发挑战磁星解释

By Keith Cooper

2022/9/29

Science & Astronomy

新的观测正在挑战一种关于什么产生这些高能射电波爆发的假设。

艺术家描绘的500米球形射电望远镜探测一个来自遥远棒螺旋星系的快速射电暴。 (Image credit: Jingchuan Yu)

一个有可变化的偏振磁场的重复快速射电暴（FRB）已经加深什么产生这些谜的毫秒长无线电波爆发的秘密。

自2007年它们被发现以来，重复快速射电暴一直是天体物理学中最持久的秘密之一。它们是极端强大的，在一秒的一个分数内发射多达太阳在三天内泵出的能量。一些重复快速射电暴释放一个单一的爆发然后是沉默的，而另一些重复。大多数来自遥远的星系，尽管在我们自己的星系中一个重复快速射电暴已经被发现。

虽然没有人知道什么产生重复快速射电暴，但叫磁星的高度磁性中子星是主要的嫌疑，这是目前已知的最磁的天体，至少对重复的重复快速射电暴。

现在，对被分类为FRB 20201124A的重复重复快速射电暴的新观察已经将磁星假说放在显微镜下并发现了一些不一致。

FRB 20201124A于2020年11月24日被加拿大氢强度映射实验（CHIME）发现。2021年春天，中国和基于美国的科学家用中国500米孔径球形射电望远镜（FAST）------世界上最大的单碟射电望远镜------在54天内探测来自FRB 20201124A的1863次爆发。

在这些爆发中一些新的、令人困惑的发现。值得注意的是在最初36天的观测中，在重复快速射电暴源附近的磁场强度变化的。然后，在接下来的18天里在消失之前它仍然不变的。在无线电信号中也有很强的圆偏振（描述无线电波振荡的方向）以及线性和圆偏振的振荡，以及依靠波长的偏振角度中的变化。

这些行为从来都没有在重复快速射电暴中见证过。

 该研究的合著者拉斯维加斯内华达大学物理学和天文学的杰出教授张兵在一份声明中说，“ 这些发现揭示了一个之前从没想象过的复杂的、动态演化的、磁化的环境”。这个磁上活跃的环境似乎是在1个天文单位之内------9300万英里（1.5亿公里），地球和太阳之间的平均距离。

但那个源可能是一颗磁星吗？

艺术家的磁星的印象，这可能是某些快速射电爆发的来源。 (Image credit: ESO/L. Calçada)

当研究团队用在夏威夷莫纳克亚岛的凯克天文台望远镜跟进时，他们做了一个意外的发现：FRB20201124的起源是在一个叫SDSS J050803的棒螺旋星系内，大约13亿光年远，看起来很像我们自己的银河系。

此外，观测揭示了FRB 20201124A的来源位于该星系中的一个很不能描述的区域。相比之下，磁星通常被发现在致密的恒星形成区域。

中子星诞生于经历它们的生命尽头的灾难性的坍塌并爆炸的大质量恒星。在某些情况下，爆炸的恒星产生比通常更磁性的中子星------磁星。超发光的超新星和伽马射线爆发已经被提出为磁星的前身。然而，因为这些恒星的寿命不很长，它们死在诞生它们的同一个恒星形成区域内。特别是伽马射线爆发，往往发生在重元素（金属）丰度更低的星系中。然而，FRB 20201124A的宿主星系是富含金属的。

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张说，“这些观察把我们带回到画图板，很明显，重复快速射电暴比我们已经想象的更神秘”。

如果重复快速射电暴的来源是一个磁星，那么它的行为就非常奇怪并可能不是唯一的。张说“某些东西在重复快速射电暴引擎附近，可能是一个双伴星，还需要开展更多的多波长观测活动来进一步揭示这些天体的性质”。

研究结果于9月21日发表在《自然》杂志上。