天文学家追踪到神秘无线电波，其来源位于我们银河系

大约十年来，来自深空的神秘闪光一直困扰着射电天文学家。射电波爆发仅持续几千分之一秒，它们似乎来自数十亿光年外的星系——太远了，无法看清是什么产生了它们。迄今为止，研究人员已经探测到大约 120 次这样的“快速射电爆发”，并提出了近一半的解释。理论家们提出了一些想法，包括奇异恒星坍缩、中子星撞入黑洞，甚至外星文明用能量束推动星际飞船。

现在，他们可能终于找到答案了。

今年 4 月，研究人员在银河系附近发现了类似的射电闪光。一组望远镜接收到了强烈的无线电脉冲，伴随着能量更高的 X 射线爆发，这些爆发都来自同一个地方：一颗磁性极强的坍缩恒星，即磁星。今天发表在《自然》杂志上的一系列论文描述了这一事件，首次将神秘的射电爆炸与宇宙中最极端的物体之一的已知成员联系起来。

“在此之前，我们一直在猜测、猜测、猜测，”内华达大学拉斯维加斯分校天体物理学家、一篇回顾可能的快速射电暴 (FRB) 来源的论文作者张兵 (Bing Zhang) 说道。“这次发现实际上告诉了我们它的来源。”

今年 4 月 28 日上午，射电天文学界听到了这一消息，当时加拿大氢强度测绘实验 (CHIME)（一台引领了最近快速射电暴搜寻的射电望远镜）捕捉到来自一个已知会喷出 X 射线的致密物体的强大射电信号。它的亮度没有达到快速射电暴的亮度，但似乎足够有活力，值得再看一眼。CHIME 团队发出了一条被称为“天文学家电报”的通知，以通知社区。

许多团队都听到了 CHIME 的呼唤，但只有一个团队专门制造了一台仪器来响应它。加州理工学院的研究生克里斯·博切内克 (Chris Bochenek) 领导着一项专门寻找附近射电爆发的计划，该计划被称为瞬变天文射电发射调查 2 (STARE2)。博切内克和他的团队建立 STARE2 时，认为这是一个机会渺茫的计划。一方面，三探测器网络相对便宜，每个探测器约 15,000 美元（更灵敏的设施则要花费数千万美元）。当你寻找耀眼的闪光时，你不需要眯着眼睛。但另一方面，他们预计要等待很长时间。

“在我们星系中发生快速射电暴的想法很疯狂，”他说。“如果你从表面上看，你会认为每 50 年左右才会发生一次。”

探测结果比这要早得多。CHIME 的晨报促使 Bochenek 深入研究他的每日数据，他立即发现 STARE2 在同一时间在同一地点记录了一次闪光。而且 STARE2 的探测比 CHIME（在其周边视觉中捕捉到脉冲）最初报告的亮度高 1,000 倍。如此巨大的能量勉强使这次闪光成为来自银河系的第一个可信 FRB。

“当时我就愣住了，”博切内克说，“就是这样。这就是我们建造这个探测器的目的。”

全球其他团队继续为这幅图景增添新细节。虽然只有 CHIME 和 STARE2 捕捉到了这次射电爆发，但中国巨大的 500 米口径球面射电望远镜 (FAST) 在同一地点捕捉到了数十次后续的 X 射线和伽马射线耀斑。其来源很明确：一种被称为磁星的死星，距离我们约 30,000 光年——基本上就在我们家门口。

如果你需要在短时间内释放出巨大的能量，那么很难找到比磁星更好的物体了。它们是中子星的翻版——物质在放弃并形成黑洞之前可以呈现的最致密的形式。它们还拥有已知宇宙中最强大的磁场，大约比工程师能制造的最强磁铁强 10 亿倍。

当你把相当于太阳的质量塞进一个城市大小的磁铁里时，任何变化都会产生巨大的后果。磁星和地球一样，有一个可能破裂和弯曲的地壳。当星震使地壳破裂时，磁场可能会遭受同样剧烈的动荡。撕裂和重新形成的磁场可能会直接发射无线电波，或者破裂的地壳可能会引发类似于太阳耀斑的粒子喷发，进而可能引发快速射电暴。

一次探测并不能证明所有 FRB 都来自磁星，而且有很多奇怪的 FRB 模式看起来过于复杂，不像是来自一颗颤抖的中子星。但 4 月 28 日的爆发证实，这些物体可以解释部分（如果不是大多数）FRB。“宇宙中有足够多的磁星。它们会定期爆发。它们可以产生足够的 FRB 来覆盖一切，”张说。

自 4 月以来，这颗友好的邻近磁星（银河系中约 30 颗磁星之一）已发射了约 10 次无线电波。没有一次爆发的能量能与 4 月 28 日的爆发相比，这次爆发的能量比来自其他星系的最弱 FRB 暗 30 倍左右，但这些爆发的能量范围非常广泛。这种多样性暗示，明亮的 FRB 可能只是其他星系中隐藏的磁星活动的冰山一角。

“这个范围让我更加有信心，”阿姆斯特丹大学射电天文学家凯利·古尔吉 (Kelly Gourdji) 表示，但他并未参与这项研究。 “我们确实正在弥合河外射电源与我们银河系内射电源之间的差距。”

随着天文学家不断探测到更多快速射电暴，他们将试图弄清楚是否所有爆发都以类似的方式产生。奇异的闪光可能来自奇异的磁星，例如由中子星合并而非坍缩恒星产生的磁星。这种微妙的区别可能需要很多年才能分辨出来，但现在有了第一个本地例子，挑战似乎没有以前那么艰巨了。

“在此之前，我对寻找其来源持相当悲观的态度，”张说，“但对于这个，我认为这个银河系 FRB 可能是线索。”