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新困惑: 數十億光年外無線電大爆發

新科學家報導,自六年前發現快速的無線電爆發(FRB)起,它就讓天文學家困惑不已,它簡短而明亮、快速而猛烈,且異常罕見的純淨,直到近期它的真正本質才逐漸展示出來。

兩項最新研究表明FRBs就像塵土一樣普通,它們在一毫秒的時間內產生的能量相當於太陽在100萬年內產生的能量。它們單一密集的無線電波閃現可能是由中子星坍塌形成黑洞而脫離自身磁場產生的。這一解釋也導致FRB產生了一個更具吸引力的名字——blitzars——這是以德語Blitz為名,意為閃電。

2007年,美國摩根敦西弗吉尼亞大學的鄧肯·洛裡默(Duncan Lorimer)和大衛·納爾克維克(David Narkevic)發現了第一個快速無線電爆發。儘管很多脈衝星——旋轉的磁性恆星——會釋放短暫的週期性的無線電波閃光,「洛裡默爆發」卻是單一性事件,持續時間只有幾毫秒。此外,它似乎起源於幾十億光年的遙遠宇宙,遠比我們能夠檢測到的最遠的脈衝星還要遙遠,這暗示著它一定是異常強大。

2012年,現工作於德國波恩馬克斯普朗克射電天文學研究所的埃文·基恩(Evan Keane)和他的同事發現了類似的事件。現在英國曼徹斯特大學的丹·桑頓(Dan Thornton) 和同事一次發現了6起這樣的事件。在發表在期刊《科學》上的文章中,他們描述了利用澳大利亞新南威爾士帕克斯的64米無線電望遠鏡發現了4個FRBs。

隨著觀測到更多的FRBs,科學家能夠收集到比之前研究更多的細節。無線電波因電子而速度減慢表明它們已經傳播了幾十億光年,證實了FRBs是異常強大的。研究小組總結稱FRBs在數毫秒的時間內釋放的能量大約是太陽在幾百萬年內釋放的能量。

科學家的對比分析也表明FRBs是非常頻繁的,宇宙裡的每個星系每隔1000年大約會產生一次無線電爆發。目前科學家卻只監測到6次無線電爆發,這反映了FRB相對短的存在時間以及天文學家無法時刻關注整個天空的事實。

究竟是什麼產生了FRB?目前科學家們提出了好幾種觀點,包括中子星——超新星爆炸產生的高度密集的磁性殘餘物之間的碰撞,但大多數理論都無法解釋為什麼FRB只以無線電波的形式釋放。其它宇宙能量爆炸會覆蓋更寬的光譜,包括可見光、X射線和伽馬射線。

然而,近期發表的另一項研究細節的描述了可能解釋其中原因的情景。荷蘭奈梅亨拉德伯德大學的海諾·法爾克(Heino Falcke)和德國波茨坦馬克斯·普蘭克重力物理學研究院的盧西亞諾·雷索拉(Luciano Rezzolla)認為,當一顆巨大恆星的超新星爆炸產生了一顆略微超重的緊密中子星時,就會發生FRB。

研究人員這樣表示,若不是自身快速旋轉產生的離心效應,天體自身的重力會導致它坍塌形成黑洞。但在幾百萬年的時間內,中子星的磁場與周圍星際物質之間的相互作用將會減慢這種旋轉,最終,引力會戰勝這種離心效應,恆星最終不可避免坍塌形成黑洞。

「當黑洞形成時,磁場將會與恆星完全切斷,並像橡皮筋一樣忽然折斷。」相比之下,其它類型的輻射,主要來自恆星本身而非周圍的星際物質,無法逃離引力的坍塌。

在法爾克和雷索拉的文章並未被接受和出版前,桑頓不想對他們的觀點進行評論。「我們支持的對FRBs的解釋是來自magnetar——一種高度磁化的中子星類型的巨型爆發,」 桑頓說道。這種爆發發生的頻率和神秘的無線電爆發相當。但法爾克和雷索拉已經用了術語blitzar來描述FRBs。

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