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2007年,天文学家惊喜地发现了一种全新的宇宙现象:快速射电暴(FRB)。这是一种非常短暂的射电脉冲,通常只持续几毫秒。

直观来说,平均每个FRB释放的能量相当于太阳三天的输出量。不过,在它们抵达地球的时候,信号强度已经很微弱了。在过去的几年里,天文学家就发现了数百个FRB,这里总结了5个最狂野、最奇妙的FRB。

FRB 20200428A

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磁陀星艺术家印象图。(图/NASA/Goddard)

2020年4月是FRB研究的转折点。在此之前,所有关于FRB起源的理论都只是纸上谈兵,因为还没有足够的观测证据来佐证那些猜想。而FRB 20200428A的发现改变了这一切。在CHIME(加拿大氢强度测绘实验)等射电天文台捕捉到它的信号的同时,多处X射线天文台同时捕捉到了来自同一地点的X射线暴,它们帮助天文学家锁定了这次FRB的源头。就天文尺度而言,它就在我们附近。

FRB 20200428A是银河系内发现的第一个FRB,来自三万光年外的一颗恒星。但那不是一颗普通的恒星,而是一颗磁陀星——一种具有极其复杂和强大磁场的中子星。这一发现让科学家可以确定至少有一些FRB是由磁陀星引起的,但天文学家同样认为,FRB很可能不止这一种来源。

FRB 20121102A

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(图/ESO/M. Kornmesser)

FRB 20121102A并不是一次性的爆发,它是最早发现的一个重复FRB。当然,如今已知的重复FRB远不止它。有些天文学家甚至认为所有的FRB最终都会重复出现,只是这一可能性仍有待进一步的验证。

更关键的是,重复并不是FRB 20121102A的奇怪之处。它实际上是一种连续爆发,有时,它会突然停止,偶尔熄灭一段时间,接着再恢复如初。这就意味着,如果FRB 20121102A同样是来自磁陀星,那也一定是某种前所未见的磁陀星——或许是一颗相当年轻的磁陀星,或者是在某种特殊条件下形成的,又或者是一颗自转周期很长的磁陀星。

FRB 20191221A

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(图/CHIME, MIT News)

FRB 20191221A非常不同寻常。它持续了三秒,这个时间长度大约是平均FRB的1000倍。更有意思的是,在这三秒里,每隔0.2秒就会出现一次明显的重复周期模式,就像心跳一样。

这个FRB信号来源于一个距离地球几十亿光年外的遥远星系,天文学家怀疑它可能来自射电脉冲星或磁陀星——它们都属于中子星。

FRB 20190425A

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(图/双子星天文台,NOIRLab, NSF, AURA, LIGO)

与前几个FRB相比,FRB 20190425A的独特之处在于,它同时被射电望远镜和引力波探测器观测到了。更严谨地说,有可能是这样的。

2019年4月25日,CHIME记录到了一个高能FRB。就在同一天,LIGO(激光干涉引力波天文台)探测到了两颗中子星碰撞产生的引力波。这两个事件都发生在同一片天区,距离非常接近。但测量存在一定的不确定性,还无法确认它们就是同一个来源。

引力波比FRB要早2.5小时到达。如果这两个事件真的相关,就要解释这种时间差异。一些研究人员提出,中子星碰撞之后,一颗幸存下来的残余恒星延续了一段时间,并随着时间推移最终坍缩成了黑洞。这一过程结束时,恒星的磁层也会被抛射出来,这就导致了FRB在碰撞发生后的2.5小时才出现。这种被称为坍闪星的中子星坍缩或许能成为某些FRB的可能解释。但坍闪星实在太罕见了,更何况,这目前还只是理论上的可能,我们还无法证明它们的存在。

此外,近期对数据的深挖也让人们再次质疑引力波事件和FRB事件是否真的相关。目前只能把它归为“可能”的一类。

FRB 20220610A

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(图/NASA, ESA, STScI, Alexa Gordon)

FRB 20220610A是迄今为止发现的最遥远、最古老的FRB。它有80多亿年的历史,穿越了半个可观测宇宙才来到地球,也是迄今为止发现的最强大的FRB

2024年,天文学家宣布,他们将哈勃望远镜对准了这个FRB的来源,发现了一个由7个矮星系组成的旋涡,这些星系彼此纠缠,相互影响,正朝着即将并合的未来迈进。大多数FRB有个共同点,它们往往来自存在大量新诞生的年轻恒星的区域。而天文学家认为,发现的这片区域中星系的相互作用,很有可能诱发新恒星的形成。这也为理论提供了又一佐证。

除了异常强大,FRB 20220610A还在另一个方面与众不同。当FRB穿过宇宙飞向地球时,偶尔会和沿途的自由粒子发生碰撞,让FRB的某些波长延迟到达。这种效应也被称为色散。因此,测量色散模式就能估算出在我们和FRB源之间有多少星际物质。几乎所有FRB的色散模式都很相似,它们都是以一种已知的速率变化,随着距离的增加而变大。只有两个惊人的例外,FRB 20220610A就是其中之一。

天文学家推测,也许是受到某种磁化等离子体暴的干扰,色散测量出现了偏差。它诞生的环境有可能是个极度混乱的地方。不过,这给天文学家提了个醒,面对色散测量值必须格外谨慎,FRB 20220610A这样的例子已经表明,这些数字有时候也会出错。

随着越来越多FRB的发现,打破这一纪录或许指日可待。

#创作团队:

编译:Takeko

排版:雯雯

#参考来源:

https://insidetheperimeter.ca/top-five-weirdest-fast-radio-bursts/

#图片来源:

封面图&首图:NASA/JPL-Caltech