在廣袤的宇宙中,經(jīng)常有一束神秘?zé)o線電波襲來(lái)。雖然它僅僅閃現(xiàn)幾個(gè)毫秒(1毫秒=1‰秒),也就是蒼蠅煽動(dòng)一次翅膀的時(shí)間,但它瞬間釋放的能量卻可以相當(dāng)于地球上幾百億年總的發(fā)電量。2007年,天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了這一神秘電波并將其命名為快速射電暴(Fast Radio Burst,簡(jiǎn)稱FRB)。
這一神秘電波從何而來(lái)?它會(huì)不會(huì)是外星人發(fā)來(lái)的“信號(hào)”?關(guān)于快速射電暴,其起源和產(chǎn)生機(jī)制是當(dāng)今天文學(xué)最大的謎題之一。
向著科學(xué)的高峰攀登,我國(guó)第一顆空間X射線天文衛(wèi)星——慧眼(HXMT)衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)首個(gè)跟神秘的快速射電暴相關(guān)聯(lián)的X射線暴,確認(rèn)其來(lái)自銀河系內(nèi)的磁星SGR J1935+2154,并在國(guó)際上首先證認(rèn)該X射線暴包含的兩個(gè)X射線脈沖是快速射電暴的高能對(duì)應(yīng)體。這一發(fā)現(xiàn),與國(guó)際上其它望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)一起,證明快速射電暴可以起源于磁星爆發(fā),破解了快速射電暴的起源之謎,并為理解快速射電暴的輻射機(jī)制和磁星的爆發(fā)機(jī)制提供了至關(guān)重要的數(shù)據(jù)。本研究工作主要由中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所(高能所)、北京師范大學(xué)、美國(guó)內(nèi)華達(dá)大學(xué)、清華大學(xué)等單位完成。相關(guān)研究成果,2月19日在線發(fā)表于國(guó)際著名期刊《自然·天文學(xué)》。
磁星,是表面磁場(chǎng)強(qiáng)度為地球磁場(chǎng)強(qiáng)度百萬(wàn)億倍以上的中子星,在活躍期間會(huì)出現(xiàn)劇烈的X 射線暴發(fā),因此很多理論家認(rèn)為它們也可以產(chǎn)生快速射電暴。2020年4月,全球多個(gè)衛(wèi)星探測(cè)器觀測(cè)到一個(gè)亮度極高的快速射電暴——FRB 200428,并觀測(cè)到其方向與銀河系內(nèi)的磁星SGR J1935+2154方向大概一致。
2020年4月中旬,SGR J1935+2154進(jìn)入了一個(gè)新的活躍期,開始出現(xiàn)頻繁的X射線暴發(fā)。在這種情況下,慧眼衛(wèi)星調(diào)整了既定的觀測(cè)計(jì)劃,對(duì)這顆磁星進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間定點(diǎn)觀測(cè)。在FRB 200428之前約8.6秒,慧眼衛(wèi)星探測(cè)到了來(lái)自這顆磁星方向的一個(gè)極亮的X射線暴發(fā),它同時(shí)也被歐洲的INTEGRAL衛(wèi)星、俄羅斯的KONUS-WIND探測(cè)器和意大利的AGILE衛(wèi)星監(jiān)測(cè)到。
“這個(gè)時(shí)間差別正好與恒星際物質(zhì)對(duì)射電信號(hào)的延遲相當(dāng),說(shuō)明X射線暴和快速射電暴起源于同一次爆發(fā)?!毖芯咳藛T表示,慧眼衛(wèi)星基于獨(dú)特的準(zhǔn)直器設(shè)計(jì),對(duì)X射線暴進(jìn)行了高精度定位,從而證明了該X射線暴和快速射電暴都來(lái)自這顆磁星。這是人類首次確認(rèn)快速射電暴的起源天體,也是首個(gè)起源于銀河系內(nèi)的快速射電暴。對(duì)于理解快速射電暴的物理本質(zhì),這是一個(gè)重要的里程碑。
“跟其它高能天文衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)相比,慧眼衛(wèi)星對(duì)FRB 200428的觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)性最好、能區(qū)覆蓋最寬,提供了最為豐富、精細(xì)的時(shí)變和能譜信息?!毖芯咳藛T告訴記者,慧眼衛(wèi)星不僅發(fā)現(xiàn)了該X射線暴來(lái)自于磁星SGR J1935+2154;該X射線暴的兩個(gè)X射線脈沖是該快速射電暴的高能對(duì)應(yīng)體;而且憑借高精度定位發(fā)現(xiàn)了該X射線暴的能譜十分特殊。“這次對(duì)該磁星和快速射電暴的觀測(cè),體現(xiàn)了慧眼衛(wèi)星作為空間天文臺(tái)的強(qiáng)大科學(xué)能力?!毖芯咳藛T表示。(經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)記者 沈慧)
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