重複的宇宙射電爆發遵循怪異的157天周期

2020-08-28 天文在線

快速射電暴，或稱FRB（Fast radio bursts），已經困擾了天文學家們幾十年，但這種現象的來源仍不清楚。在一次較新的探測中，意外識別出了一個周期異常長（157天）的快速射電暴現象，這讓我們對於這種神秘的宇宙脈動有了全新的認識。

藝術家想像的快速射電暴的來源（圖上顯示為藍色），是一顆與伴星（粉色）組成雙星系統的星球。圖片來自：Kristi Mickaliger

根據《皇家天文學會月報》刊登的研究，有什麼東西——我們目前還不知道是什麼——在向宇宙深空中發射短波高能的無線電波，並且遵循著一定的規律。

這種射電暴的來源被命名為FRB 121102，它位於距離地球30億光年外的一個矮星系中。最新探測結果表明這種現象的周期為157天，其中90天FRB 121102是活躍的，而在剩下的67天中卻陷入靜默，不斷重複。

圖：FRB 121102脈衝信號的動態譜 圖源：《皇家天文學會月報》Possible periodic activity in the repeating FRB 121102

曼徹斯特大學的天文研究者們發現了這種規律，他們在過去四年間使用洛弗爾望遠鏡(Lovell Telescope)觀測快速射電暴現象。這次探測捕捉到了32次顯著的射電脈衝，和之前的探測結果加以比對，最後得出了上文的結論。FRB 121102是目前已經探測到的兩個快速射電暴現象之一，另一個是FRB 180916.J10158+56，但這種以長達157天為周期的現象是直到現在才發現的。這次新的研究項目由曼徹斯特大學的天文學家菈傑偉德（Kaustubh Rajwade）牽頭。

圖：Lovell望遠鏡

快速射電暴現象最初在2007年被發現，一度被認為是由某些僅會發生一次的事件導致的，比如說恆星的爆炸，但探測到重複出現的射線暴迫使我們重新思考它的來源。目前理論提供的可能性包括：具有強磁場的中子星（磁星）自轉、超大質量天體的合併、超大黑洞甚至是外星文明的活動。

另外一個重要信息是，去年加拿大科學家們發現FRB 180916.J10158+56也具有一定規律。它的耀斑期為四天，並在之後12天沉寂，以16天為周期，這大約是FRB 121102的157天周期的十分之一。這對天文學家來說，是確定這種怪異現象來源的另一個重要根據。

並沒有參與這次研究項目的哈佛大學天文學家艾維·勞埃伯(Avi Loeb)認為，對這種157天周期的「最自然的解釋」應該包含一個源頭天體，例如一顆年輕的中子星圍繞另一顆伴星旋轉，在行進到軌道的某一部分時，放射出的無線電波恰好對準我們的大致方位。另一種可能，他說，這顆伴星並不是中子星而是一顆普通恆星或者和太陽質量相當的恆星遺體。

「0.43年的間隔期對應的是——他們相距半個天文單位，」勞埃伯告訴記者。「如果射電暴的來源在相反的方向也會釋放電波，那麼可能這157天只是它軌道周期的一半——這樣的話他們之間的距離和日地距離接近。」

還有一種幾乎被排除的可能性是擺動的磁星，曼徹斯特大學的發布會中說：

重複出現的快速射電暴也可由進動現象解釋，比如一顆高度磁化的中子星，它的磁軸線發生進動。但根據現有的數據，科學家們認為這很難解釋這一157天的周期，因為考慮到這種星球有強大的磁場。

也可能FRB 121102和FRB 180916.J10158+56雖然都具有周期性的現象，但是由兩種截然不同的現象產生的。顯然，我們關於射電暴還有許多需要學習的地方。就像勞埃伯對記者說的，對這兩個射電暴「還需要更多的數據來確認它們的周期性。」

我們也許還無法理解這些射電暴，但它們是真實存在的。它們是如此的真實，以至於我們用它們來解決遺留下來的科學問題，比如說有項目正在研究的，宇宙中失蹤的物質都去了哪裡。

作者: George Dvorsky

FY: 潔斯凱烈焰天下第一

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