銀河系出現神秘無線電！全球三個地區鎖定天體，與磁星有何關聯？

2020-11-10 好奇科學君

2020年4月銀河系內發生了一次神秘的無線電爆發事件：中國、美國、加拿大這三個不同地區地望遠鏡都觀測到了這次強大的無線電爆發以及爆發的對應體。2020年10月4日《自然》期刊上發表了三篇研究，指出了那次神秘的無線電爆發很可能和銀河系中一個已知的磁星有關。

在距地球大約30000光年，有一個被稱為SGR1935+2154的磁星，這是一個大約四十倍左右太陽質量的恆星發生超新星爆發所形成的一種十分罕見的中子星。

在擁有眾多性變態的密度和強大引力的同時，它還存在是非強大的磁場，這個磁場強度可以達到地球的萬億倍普通中子星的上千倍。

快速射電暴如何形成？

而這種具有高強度磁場的磁星被科學家認為，可能是快速射電暴的再續前緣，快速射電暴是我們人類在2007年發現的一種無線電爆發事件，這種無線電的出現通常短暫且強大，一般維持的時間只有幾毫秒，但它釋放的能量卻相當於太陽幾年甚至幾十年釋放能量的總和。

雖然現在距離發現已經過了十幾年，但到目前為止我們仍不清楚這樣強大的無線電是如何產生並由什麼發出的，它到底是自然形成還是非自然一直是個謎題！在地球我們人類通常是以無線電作為通信來使用，但我們若想發出這樣能量的無線電，以我們現在的科技可能至少需要百億年的電量支持才能完成。

所以若是非自然的形成那麼這樣高能的無線電釋放，很可能是比地球高出幾個等級的高級文明而釋放，但外星生命的存在也是一個無法證實的謎題，所以科學家一直希望可以用自然的成因來解釋快速射電暴，那快速射電暴到底是如何自然形成的？什麼樣的自然現象可以產生如此高能的無線電波？

在我們已知的自然事件中，能釋放如此高能爆發的事件也就致命的極端天氣可以做到。而目前已知的極端天體也就是白矮星、中子星以及黑洞，所以科學家認為這些極端天體的碰撞可能就是產生快速射電暴的原因，那真實的原因到底是不是這樣呢？

從上面的介紹，我們可以知道快速射電暴的出現一般很短暫只有幾毫秒也就一眨眼的功夫，所以往往當我們探測到一次射電暴時是沒有第二次追蹤時間，所以這就造成了目前的研究困境。我們很難確定快速射電暴的速度天體，我們只能根據一次探測的有限數據去儘量挖掘更多的信息，那單單的無線電波又能帶給我們什麼樣的信息呢？

色散延遲是什麼？

在天文觀測中，我們可以利用電磁波的色散延遲來推算電磁波的發射距離，當電磁波在太空中傳播時由於不同頻率的電磁波在介質中的傳播速度不同，所以這就會使它們到達地球的時間不同，這個就是色散延遲。

那麼距離地球越遠，這樣的時間延遲也就越長，所以利用這個延遲的多少，我們就可以大致的推算快速射電暴距地球的距離，通過色散值我們發現快速射電暴並不在銀河系內，它們都是在極其遙遠的其他星系，但至於是哪個星系我們就很難知道了，而這樣的困境一直到2017年才有所突破，但這次的突破卻是非常嚇人的。

在2012年，人類首次在御夫座方位發現了一例，可以重複出現的快速射電暴FRB121102這個是非常令人震驚的，因為前面我們提到快速射電暴的形成可能是因為像超新星爆發、極端天體碰撞這樣的災難性事件中產生。可問題是這樣的災難性事件根本不可能發生第二次，在它爆發碰撞完之後，宿主天體就已經毀滅了，所以這個可以重複出現的快速射電暴很令人吃驚。

快速射電暴FRB121102宿主星系

但也不可否認重複出現的快速射電暴的確可以給我們帶來更多的研究機會，在2017年，經過長達五年的研究快速射電暴FRB121102的宿主星系得到了認證，其宿主星系是一個距離我們大約30億光年的一個矮星系，它就是人類首次發現並確認的重複射電暴的宿主信息。

截至目前，人類總共確認了三個快速射電暴的宿主星系：一個就是FRB121102、一個是FRB180924、還有個則是19年發現的FRB190523。當然若是加上這次銀河系內的發現就是4個。那既然無法用災難性的爆發事件解釋可以重複出現的快速射電暴，難道真的只有非自然的外星生命製造可以解釋這種未知的事件了嗎？

在確定的宿主星系之後，通過重複的無線電信號我們還有特殊的發現，快速射電暴具有線性偏振，並且還具有法拉第旋轉效應。

磁星擁有「法拉第旋轉」特徵

我們知道具有線偏振的電磁波，它的振動平面一般是不會發生旋轉，可當它經過強大的磁場時就會發生旋轉，這個就是法拉第旋轉，所以從這個發現我們就可以進一步地推測快速射電暴所發出的環境應該具有很強的磁場，而符合這樣條件的自然天體目前已知的也就磁星可以達到。

那麼既然無法用一次性的災難爆發事件解釋，所以磁星的星陣變成了目前快速射電暴最有可能的解釋了，2020年10月29日，我國天文學家在《自然》期刊上發表了一項重大的研究：天眼FAST利用它那強大的電波收集能力，在2019年7月至10月期間分析了一個名叫FRB180301的重複快速射電暴，發現了快速射電暴偏振擺動的多樣化，並再次把快速射電暴的起源指向了磁星的磁層。

所以，在經過如此多的研究之後所有的觀測都指向磁星，我們現在缺的就是一次驗證的機會。而這樣的轉機出現在了2020年4月28日加拿大的研究人員發現了一次特殊的快速射電暴，它被標記為FRB200428，之所以特殊是因為它的色散值表明這是發生在銀河系內，並且這個色散值在這個方案中一個已知的磁性位置相吻合，就是我們前面提到那個磁星SGR1935+2154。

隨後，美國的研究人員以及我國的天眼都相繼的觀測到了這個磁星爆發的高能射線、X射線以及伽馬射線，所以這三項獨立的觀測基本可以確定快速射電暴與磁星的觀點，而這些研究也分別於2020年10月4日發表在《自然》期刊上。

而值得一提的也是，從這次對快速射電暴的研究我們可以看出天眼在射電天文上的確有超強的觀測能力，自2020年一月通過國家驗收正式向國內科學家開放以來，我們在射電天文上的研究正在一步步走向世界的前列。

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