科學家新追蹤到一個快速射電爆(fast radio burst,縮寫為FRB)信號的來源地,發現那裏的環境不太可能產生會發出這類信號的天體。

快速射電爆信號是在不到一秒的短時間內射電波段出現的強烈信號。有的信號只出現一次,有的信號隔一段時間會重複出現。近年來的研究發現,重複性快速射電爆信號通常與射電波段之外的高能信號相關,也就是說發出射電爆信號的天體同時也會發出某些高能射線。科學家最後確定,這些快速射電爆最可能的來源是磁星——有著極強磁場的中子星。

但是,新追蹤到的一個快速射電爆信號的來源地,可以產生磁星的可能性很小,引起研究人員的好奇。最容易想到的是兩種解釋:或者信號來源地追蹤結果有錯誤;或者這個來源地仍然有磁星,只是它由現在科學家還不了解的某種天體互動過程而產生。

研究人員追蹤快速射電爆FRB 20200120E的來源,發現它來自一個距離我們很近的星系M81內的一個球狀星團,距離地球只有大約 1200萬光年。這是目前為止追蹤到的所有快速射電爆發源地裏面距離地球最近的一個。

科學家認為,球狀星團裏面的恆星年齡一般較大,而磁星是來自擁有較多年輕恆星的區域,所以FRB 20200120E信號為甚麼會來自這個區域,用現有的認知不好做出解釋。

這份研究稱,這個快速射電爆信號不來自M81內這個球狀星團的可能性只有萬分之一。於是,研究人員傾向於在磁星的誕生過程方面進行更多探索。

磁星是中子星的一種,是恆星壽命到了終點後,發生超新星爆發後的殘骸。這類恆星的質量足夠大能夠啟動超新星爆炸,但是又不夠大,爆炸後不足以形成黑洞,而是坍塌收縮形成一顆直徑只有大約20 公里左右的中子星。這些中子星通常也會遺傳前體恆星強大的自轉能量,也在高速自轉。這個過程中,還會不斷從周圍環境吸收更多的物質。

這些中子星有的時候會變成會發出周期性射線的脈衝星;而有的時候,會變成具有強磁場的磁星。這些磁星強大的磁力線與周圍環境互動的過程,通常會發射高能射線。但是這樣的高能互動過程持續的時間並不長,因為這個過程中磁星會不斷損失能量,一般來說,科學家認為磁星的壽命只有1萬年左右。

而且,科學家還認為爆炸後會變成磁星的恆星也屬於比較年輕就爆炸的一類,這些恆星大約都只有幾百萬年的歷史。

這些因素加在一起,科學家認為,磁星一般誕生於擁有大量年輕恆星的區域。對於擁有較老恆星的區域來說,裏面的磁星應該是在幾十億年前出現,並早已耗盡了它們的能量。就像球狀星團,裏面的恆星一般年齡都很大,不太可能誕生一顆能夠發出FRB 20200120E信號的磁星。

研究稱,但是,這些認知也不足以排除這個星團內出現一顆磁星的可能性。

也許還有一些其它的方式產生磁星。比如兩顆恆星形成的雙星系統,其中一顆恆星不斷輸送物質餵養一顆白矮星伴星,最後這顆白矮星也可能坍塌成一顆中子星。另外,白矮星、中子星的合併也可能產生磁星。甚至,一顆已經失去能量的磁星,在伴星不斷輸送物質給它增加能量的情況下,也有可能恢復活力,重新變成一顆活躍的磁星。

不論是哪種未知的互動方式產生了磁星,研究者認為都難以確定,因為從這個信號的發源地也沒有探測到顯著的像X射線或伽馬射線這類高能信號。可是,快速射電爆的來源地通常也會發出一些高能信號。 因此,這份研究提出,除了前面提到的兩種解釋,也許還要考慮是否所有的快速射電爆都是從磁星發出,至少這個信號的來源地提出了這種理論無法解釋的特例。

這份研究 2月23日發表於《自然》(Nature)期刊。◇