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科学家追踪快速射电爆信号 发现不同来源

发布日期:2021-12-15 19:22    点击次数:60

科学家新追踪到一个快速射电爆(fast radio burst,缩写为FRB)信号的来源地,发现那里的环境不太可能产生会发出这类信号的天体。

快速射电爆信号是在不到一秒的短时间内射电波段出现的强烈信号。有的信号只出现一次,有的信号隔一段时间会重复出现。近年来的研究发现,重复性快速射电爆信号通常与射电波段之外的高能信号相关,也就是说发出射电爆信号的天体同时也会发出某些高能射线。科学家最后确定,这些快速射电爆最可能的来源是磁星——有着极强磁场的中子星。

但是,新追踪到的一个快速射电爆信号的来源地,可以产生磁星的可能性很小,引起研究人员的好奇。最容易想到的是两种解释:或者信号来源地追踪结果有错误;或者这个来源地仍然有磁星,只是它由现在科学家现在还不了解的某种天体互动过程而产生。

研究人员追踪快速射电爆FRB 20200120E的来源,发现它来自一个距离我们很近的星系M81内的一个球状星团,距离地球只有大约1200万光年。这是目前为止追踪到的所有快速射电爆发源地里面距离地球最近的一个。

科学家认为,球状星团里面的恒星年龄一般较大,而磁星是来自拥有较多年轻恒星的区域,所以FRB 20200120E信号为什么会来自这个区域,用现有的认知不好做出解释。

这份研究称,这个快速射电爆信号不来自M81内这个球状星团的可能性只有万分之一。于是,研究人员倾向于在磁星的诞生过程方面进行更多探索。

磁星是中子星的一种,是恒星寿命到了终点后,发生超新星爆发后的残骸。这类恒星的质量足够大能够启动超新星爆炸,但是又不够大,爆炸后不足以形成黑洞,而是坍塌收缩形成一颗直径只有大约20公里左右的中子星。这些中子星通常也会遗传前体恒星强大的自转能量,也在高速自转。这个过程中,还会不断从周围环境吸收更多的物质。

这些中子星有的时候会变成会发出周期性射线的脉冲星;而有的时候,会变成具有强磁场的磁星。这些磁星强大的磁力线与周围环境互动的过程,通常会发射高能射线。但是这样的高能互动过程持续的时间并不长,部门动态因为这个过程中磁星会不断损失能量,一般来说,科学家认为磁星的寿命只有1万年左右。

而且,科学家还认为爆炸后会变成磁星的恒星也属于比较年轻就爆炸的一类,这些恒星大约都只有几百万年的历史。

这些因素加在一起,科学家认为,磁星一般诞生于拥有大量年轻恒星的区域。对于拥有较老恒星的区域来说,里面的磁星应该是在几十亿年前出现,并早已耗尽了它们的能量。就像球状星团,里面的恒星一般年龄都很大,不太可能诞生一颗能够发出FRB 20200120E信号的磁星。

研究称,但是,这些认知也不足以排除这个星团内出现一颗磁星的可能性。

也许还有一些其它的方式产生磁星。比如两颗恒星形成的双星系统,其中一颗恒星不断输送物质喂养一颗白矮星伴星,最后这颗白矮星也可能坍塌成一颗中子星。另外,白矮星、中子星的合并也可能产生磁星。甚至,一颗已经失去能量的磁星,在伴星不断输送物质给它增加能量的情况下,也有可能恢复活力,重新变成一颗活跃的磁星。

不论是哪种未知的互动方式产生了磁星,研究者认为都难以确定,因为从这个信号的发源地也没有探测到显着的像X射线或伽马射线射线这类高能信号。可是,快速射电爆的来源地通常也会发出一些高能信号。

因此,这份研究提出,除了前面提到的两种解释,也许还要考虑是否所有的快速射电爆都是从磁星发出,至少这个信号的来源地提出了这种理论无法解释的特例。

这份研究2月23日发表于《自然》(Nature)期刊。