新研究发现一些深空快速射电暴中存在持续辐射的起源

对快速射电暴的新研究表明，它们的持续辐射可以用磁星或X射线双星形成的等离子体气泡来解释，从而让人们对这些宇宙之谜有了更深入的了解。一个由科学家组成的国际研究小组发现了一条新线索，可以帮助人们了解快速射电暴（FRB）--深空中剧烈的宇宙爆炸--的能量来源。

一个磁星被星云包围的艺术图像，该星云产生了与某些宇宙快速射电暴相关的连续射电辐射。 资料来源：S. Dagnello， NSF/AUI/NRAO

FRB 在十多年前首次被发现，现在仍然是宇宙中最神秘的事件之一。 尽管进行了大量研究，但驱动这些爆发的确切机制仍不清楚。 不过，在少数情况下，FRB 的短暂闪光会伴随着较弱的持续射电辐射。

一项新的研究揭示，等离子体气泡很可能会在一些 FRB 的初始闪光之后产生持续的辐射发射。 这项研究由意大利国家天体物理研究所（INAF）和包括内华达大学拉斯维加斯分校（UNLV）天体物理学家张兵在内的一个国际科学家团队领导，最近发表在《自然》（Nature）杂志上。

研究人员重点研究了 2020 年发现的快速射电暴 FRB20201124A，其源头距离地球约 13 亿光年。 位于新墨西哥州的 Karl G. Jansky 超大阵列（VLA）与全球其他阵列一起观测到了这一快速射电暴，后者是目前世界上最灵敏的射电望远镜。 这些信号源的结合使科学家们能够全面了解 FRB 及其宿主星系。

新论文的第一作者、INAF 研究员加布里埃尔-布鲁尼（Gabriele Bruni）解释说："我们能够通过观测证明，与一些快速射电暴一起观测到的持续发射，其表现符合星云发射模型的预期，即围绕着中心引擎的电离气体'气泡'。通过对距离我们最近的一个爆发的无线电观测，我们能够测量到来自与 FRB 相同位置的微弱持续发射，将迄今为止探索到的这些天体的无线电通量范围扩大了两个数量级。"

理论影响和未来研究

这些观测结果表明，这些 FRB 的中心引擎可能是磁星，它们是密度惊人、城市大小的中子星，拥有宇宙中最强大的磁场。 由于磁星偶尔会通过耗散磁场产生X射线暴，因此它们被认为是产生FRB的可信来源。 另一种可能性是，它们是由所谓的高分泌 X 射线双星系统驱动的，这种系统由中子星或黑洞组成，并以极高的速率从伴星吸取物质。

研究人员认为，磁星或X射线双星产生的风能够"吹"起等离子体泡，从而导致持续的射电辐射。

研究报告的合著者、UNLV 内华达天体物理中心主任、教授张兵说："根据我们的理论，持续射电源的亮度应该与法拉第旋转量成线性比例，而法拉第旋转量是衡量 FRB 源周围介质强度和密度的一个参数。"我们观测到的结果与预测模型非常吻合，表明已知 FRB 源的情况是一致的。"

结论和未来方向

研究人员说，虽然大多数FRB并不显示可测量的持续发射，但了解发射的性质对于解开这些神秘宇宙源的起源之谜至关重要。

张说："据预测，来自大多数FRB的持续射电源会因为太微弱而无法探测到，这与我们的理论是一致的。在附近磁化环境更强的FRB周围探测到更多无线电气泡，将进一步检验我们的理论，使我们离了解FRB的性质和起源又近了一步。"

编译自/SciTechDaily

DOI: 10.1038/s41586-024-07782-6