快速電波爆發神祕源頭,可能來自充滿古老恆星的宇宙養老院

作者 | 發布日期 2022 年 02 月 24 日 13:11 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


快速電波爆發(FRB)是現代天體物理學最大謎團之一,多年來科學界普遍推測這種高能瞬態脈衝來自磁星。然而一項新發現令科學家大感意外,再三檢視數據後仍不得不宣布:有個快速電波爆發來自號稱宇宙養老院的球狀星團──這裡多由 100 億年前形成的超古老恆星組成。

快速電波爆發(Fast radio burst,縮寫為 FRB)是宇宙中一種尚未完全確定來源的瞬態電波脈衝,能在持續僅 5 毫秒的爆發中輻射出與太陽一個​​月內產生的能量,可想而知規模多龐大。

FRB 是目前當代天體物理學中最熱門的話題之一,第一個已知的 FRB 於 15 年前在審查檔案數據時發現,雖然迄今收集到的結果已能將 FRB 分出不同類別,但幾乎所有 FRB 都來自數億光年外(除了 2020 年底首確認檢測到銀河系內第一個 FRB)。

由於要產生 FRB 必須擁有強大能量且可快速釋放,具備這種特質的天體類型不是磁星就是黑洞,根據觀察,天文學家便目前推測 FRB 主要來源為磁星,只是仍難以確認 FRB 都來自單一種天體還是多種物理過程,比如黑洞甚至地外文明,因為磁星和黑洞尚無法解釋為什麼有些 FRB 僅出現一次,但某幾個 FRB 反覆出現甚至具備周期性特徵。

現在,一項新發現讓科學家對 FRB 更加霧裡看花了。

▲ 哈伯望遠鏡拍攝的 M81 星系。(Source:NASA

去年,一個國際天文團隊將電波望遠鏡指向距離我們約 1,200 萬光年的 M81 星系(又名波德星系),該星系類似銀河系,在夏天天氣不錯時,用普通的雙筒望遠鏡就能觀察它;如果借助哈伯望遠鏡力量,科學家還能觀察其中單顆恆星。

托倫哥白尼大學天文學研究所團隊便追溯到一個快速電波爆發訊號 FRB 20200120E 與 M81 相關,然而分析結果卻成為沒人預料到的事情:爆發來自一個球狀星團。

首先,球狀星團由大量恆星組成,因此即使是哈伯望遠鏡也無法明確抓出 FRB 具體來源;其次,球狀星團被稱為宇宙養老院,內部都是百億年前形成的超級古老恆星,要在那裡找到「年輕」磁星是不可能的任務。

如果 FRB 源頭不是磁星,究竟是什麼?那些古老恆星真的有辦法產生高能 FRB?由於該結果挑戰現有 FRB 模型,研究人員 Marcin Gawroñski 指出球狀星團內部或許藏有中子星, 也可能 FRB 來源根本不是單一磁星,而是低質量 X 射線雙星系統,比如白矮星-中子星對,或一個吸積中的黑洞。但因為儀器探測不到通常伴隨這些系統出現的 X 射線或伽馬射線,因此無法肯定。

新論文發表在在《自然》(Nature)期刊。

(首圖來源:NASA

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