北京
2020年，当银河系内的一颗磁星喷发出威力巨大的无线电波耀斑时，科学家们终于有了具体的证据来确定快速射电暴的起源。
一项令人兴奋的新研究缩小了这一机制的范围。通过研究2022年探测到的快速射电暴的闪烁光线，一组天文学家将其来源追溯到2亿光年外星系中一颗磁星周围的强大磁场。
这是第一个确凿的证据，证明快速射电暴可以从磁星的磁层中出现。
麻省理工学院（MIT）的天体物理学家Kenzie Nimmo说：“在中子星的这些环境中，磁场真的是宇宙所能产生的极限。”
“关于这种明亮的射电辐射是否能从极端等离子体中逃逸出来，一直存在很多争论。”
自2007年首次发现快速射电暴（FRBs）以来，科学家们一直感到困惑。顾名思义，它们是极其短暂的无线电发射爆发，持续时间只有几毫秒。它们也非常强大，有时在短暂的一眨眼的时间内释放的能量比5亿个太阳还多。
快速射电暴很难研究，因为大多数时候，它们只爆发一次。这使得它们无法预测，而且很难（但并非不可能）追溯到它们的来源。许多一次性的快速射电暴已经被追溯到数百万到数十亿光年的时空星系。
天文学家还可以检查射电光线的特性，比如它的偏振，以弄清楚它在到达地球的途中所经过的环境类型。什么样的恒星可能会发射快速射电暴在很大程度上仍然是一个谜，但越来越多的证据越来越多地表明是磁星。
磁星是一种特别不寻常的中子星，它们本身就是一颗大质量恒星变成超新星后遗留下来的密度极高的核心残留物。但是磁星的外部磁场比普通中子星强得多 —— 大约是普通中子星的1000倍。它们是宇宙中最强大的磁场。
麻省理工学院的物理学家Kiyoshi Masui说：“在这些高磁性的中子星周围，也被称为磁星，原子不可能存在 —— 它们只会被磁场撕裂。”
“令人兴奋的是，我们发现储存在这些磁场中的能量，靠近源，正在扭曲和重新配置，这样它就可以作为无线电波释放出来，我们可以看到半个宇宙。”
为了追踪FRB的起源，Kenzie Nimmo和她的同事研究了FRB 20221022A事件中被称为闪烁的特性，该事件于2022年首次被发现，随后被追踪到2亿光年之外的星系。闪烁是使星星闪烁的原因 —— 光在太空中穿过气体时路径的扭曲。距离越远，闪光越强烈。
就FRB而言，FRB 20221022A是相当标准的。它的长度适中，大约2毫秒，威力适中。这也使它成为一个很好的案例研究，可以用来了解其他快速射电暴的特性。
另一篇论文研究了FRB 20221022A的光偏振 —— 其波的方向被扭曲的程度 —— 发现了一个与旋转物体一致的S形角摆动，这是FRB的第一次。这表明信号来自非常接近旋转物体的地方。
Nimmo和同事们发现，如果他们能确定FRB 20221022A的闪烁程度，他们就能计算出它起源区域的大小。FRB发出的光显示出强烈的闪烁，这使研究人员找到了扭曲信号的气体区域。通过使用该气体区域作为透镜，他们将快速射电暴的来源缩小到距离其磁星源1万公里（6213英里）以内。
Masui说：“从2亿光年的距离放大到10000公里的区域，就像能够测量月球表面大约2纳米宽的DNA螺旋的宽度一样。”“涉及的范围非常大。”
这是第一个确凿的证据，证明银河系外的快速射电暴可能起源于高度磁化的中子星的磁层。但不止于此。该团队使用的技术表明，闪烁可能是其他快速射电暴的有力探测器，因此天文学家可以尝试了解它们的多样性，以及其他类型的恒星是否也可能爆发出强大的爆发。
“这些爆发总是在发生，”Masui说。“它们发生的方式和地点可能有很多差异，这种闪烁技术将有助于解开驱动这些爆发的各种物理现象。”
这项研究发表在《自然》杂志上。
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