據美國太空總署最新研究,來自深空奇怪的快速射電爆發的成因可能即將揭曉。

這些快速射電爆發可在幾分之一秒內釋放出相當於太陽全年釋放能量的總合,這讓科學家們困惑是甚麼原因導致了這些爆發。

根據2月14日發表在《自然》(Nature)雜誌上的一篇新論文,美國太空總署(NASA)的兩台X射線望遠鏡實時觀察了銀河系內發生的一個快速射電爆發,並檢視了此事件在2022年發生前後的幾分鐘內的狀況。這一發現可能為解釋快速射電爆發的成因提供更多線索。

「毫無疑問,我們觀察到了一些對理解快速射電爆發很重要的東西,」該研究作者、戈達德實驗室研究員、NICER科學團隊成員George Younes在NASA的一份聲明中說道。

能量爆發來自磁星(Magnetar),這是一種罕見的中子星。中子星是大質量恆星經歷超新星爆炸後留下的極其緻密的核心。磁星是一種特殊的中子星,具有極強的磁場,比典型中子星強數十億倍,比地球磁場強數萬億倍。迄今為止,僅發現了大約30顆這樣的磁星。

論文中描述的快速射電爆發來自一顆名為SGR 1935+2154的磁星,這是一個直徑12英里的天體,距離地球約30,000光年,2020年曾以快速射電爆發的形式釋放能量。這是首次在銀河系中看到快速射電爆發,之前所有的爆發都發生在其它星系中,距離太遠,天文學家無法看到其源自何方。

現在,這篇新論文更多地揭示了磁星SGR 1935+2154如何釋放這些快速射電能量。研究人員使用NASA國際太空站上的「中子星內部成份探測器」(NICER)和「核光譜望遠鏡陣列」(NuSTAR)觀察了這次爆發,並描述了爆發前後磁星表面及其周圍環境的狀態。

研究者在貌似磁星旋轉的兩次「故障」之間觀察到了快速射電爆發,即磁星突然加速旋轉,爆發釋放能量,然後突然減速。磁星通常每秒旋轉約3.2次,速度約為每小時7,000英里,這意味著其速度的任何增減均需巨大能量。令人驚訝的是,它只用了九個小時就減回到了原速,這樣飛快的減速比以前觀測到的其它磁星快了100倍。

研究合著者、台灣國立彰化教育大學天體物理學家胡金平(Chin-Ping Hu,音譯)在NASA的聲明中表示:「通常,當發生此類『故障』時,磁星需要數周或數月才能恢復正常速度。很明顯,這些天體事件的時間尺度比我們之前想像的要短得多,這可能與射電爆發的速度有關。」

此外,他們發現在2022年快速射電爆發之前,磁星開始發出強大的X射線和伽馬射線。研究合著者、馬利蘭大學研究科學家Zorawar Wadiasingh表示:「原則上,在這次觀測之前發生的所有X射線爆發,理論上都應該具有足夠的能量產生快速無線電爆發,但它們卻都沒有,可能因其條件不成熟。」

科學家們仍不知道到底是甚麼導致了快速射電爆發,但認為磁星的結構可能會發揮一定作用。它外面是固態,在磁星重力的強大應力下將內部壓碎成超流體材料。

就像水在碗里晃動一樣,如果碗和水兩者旋轉並不同步,巨大的能量可能會撞擊到碗的外側,導致一個故障事件,甚至可能使其表面破裂、液體洩漏進入太空,從而令星體轉速銳減。

儘管有了這一新發現,科學家仍然不知道是甚麼觸發了快速射電爆發。「我認為仍需更多數據來解開這個謎團,」Younes說。#

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