來自銀河系外深空的快速無線電爆發(fā)或FRB(強大的毫秒級無線電波)一直是有史以來觀察到的最神秘的天文學(xué)現(xiàn)象之一。自從2007年首次發(fā)現(xiàn)FRB以來，世界各地的天文學(xué)家就使用射電望遠鏡追蹤爆炸，并尋找有關(guān)它們來自何處以及如何產(chǎn)生的線索。

UNLV天體物理學(xué)家張兵和國際合作者最近觀察到了其中一些神秘的來源，這導(dǎo)致了《自然》雜志上報道的一系列突破性發(fā)現(xiàn)，這些發(fā)現(xiàn)可能最終為FRB的物理機制提供了線索。

張的第一篇論文發(fā)表在10月28日的《自然》上，張是該論文的通訊作者和主要理論家。

張說：“關(guān)于FRB的起源有兩個主要問題。”他的團隊使用了位于中國貴州的五百米孔徑球面望遠鏡(FAST)進行了觀測。“第一是FRB的引擎是什么，第二是產(chǎn)生FRB的機制是什么。我們在本文中找到了第二個問題的答案。”

已經(jīng)提出了兩種相互競爭的理論來解釋FRB的機制。一種理論認為它們類似于伽瑪射線爆發(fā)(GRB)，這是宇宙中最強大的爆炸。另一種理論將它們比作無線電脈沖星，后者是旋轉(zhuǎn)中子星，它們發(fā)出明亮，相干的無線電脈沖。類似于GRB的模型預(yù)測每個突發(fā)內(nèi)的不變極化角，而類似于脈沖星的模型預(yù)測極化角的變化。

該團隊使用FAST觀察了一個重復(fù)的FRB信號源，并從中發(fā)現(xiàn)了11個脈沖串。令人驚訝的是，11個明亮脈沖中的七個在每個脈沖期間顯示出不同的偏振角擺動。偏振角不僅在每個猝發(fā)中變化，而且變化模式在猝發(fā)之間也不同。

K.-J說：“我們的觀察實質(zhì)上排除了GRB類模型，并為脈沖星類模型提供了支持。” 北京大學(xué)卡夫利天文與天體物理研究所的Lee和該論文的通訊作者。

11月4日在《自然》雜志上發(fā)表了另外四篇有關(guān)FRB的論文。這些論文包括由FAST團隊以張為首以及中國國家天文臺和北京大學(xué)的合作者發(fā)表的多 篇研究論文。隸屬于加拿大氫強度圖實驗(CHIME)和瞬態(tài)天文射電輻射調(diào)查2(STARE2)的研究人員也與出版物合作。

張說：“就像第一篇論文加深了我們對FRB背后機制的理解一樣，這些論文解決了它們起源神秘的挑戰(zhàn)。”

磁場是令人難以置信的密集的城市大小的中子星，它們擁有宇宙中最強大的磁場。磁場有時會通過磁場消散而產(chǎn)生短的X射線或軟伽馬射線爆發(fā)，因此長期以來人們一直認為它們是在高能脈沖期間為FRB供電的合理來源。

最早的確鑿證據(jù)出現(xiàn)在2020年4月28日，當(dāng)時從我們后院的一處磁石中檢測到一個極其明亮的無線電脈沖爆發(fā)-在銀河系中距地球約30,000光年的距離。不出所料，F(xiàn)RB與明亮的X射線爆發(fā)有關(guān)。

張說：“我們現(xiàn)在知道，宇宙中磁化最強的物體，即所謂的磁星，可以產(chǎn)生宇宙中至少一些或可能所有的FRB。”

該事件由CHIME和STARE2(兩個帶有許多小型射電望遠鏡的望遠鏡陣列)檢測到的，它們適合于檢測大范圍天空中的明亮事件。

張的團隊使用FAST觀測磁源已有一段時間了。不幸的是，當(dāng)FRB發(fā)生時，F(xiàn)AST并沒有尋找源頭。盡管如此，F(xiàn)AST還是做出了一些有趣的“未檢測到”發(fā)現(xiàn)，并在11月4日《自然》雜志的一篇文章中進行了報道。在FAST觀測運動期間，還有29個從磁石發(fā)射的X射線爆發(fā)。但是，這些突發(fā)都沒有伴隨無線電突發(fā)。

張說：“我們的未偵查以及CHIME和STARE2小組的偵查描繪了FRB-電磁關(guān)聯(lián)的完整情況。”

為了使所有觀點都正確，張還與《自然》雜志合作發(fā)表了關(guān)于各種發(fā)現(xiàn)及其對天文學(xué)領(lǐng)域的影響的單作者評論。

張說：“由于最近的觀察性突破，最終可以對FRB理論進行嚴格的審查。” “產(chǎn)生FRBs的機制已大大縮小。然而，仍然存在許多懸而未決的問題。這將是未來幾年令人興奮的領(lǐng)域。”