一個國際研究小組報告了一個銀河系磁星的射電脈衝星階段，該磁星在2020 年發射了一次快速射電暴；觀測結果表明”暴”和”脈衝”有獨特的起源，這為快速射電暴的形成理論增添了新的內容。

中國五百米口徑球面射電望遠鏡（FAST）

快速射電暴（FRBs）是一種長達毫秒的深空宇宙電磁輻射爆炸，在發現它的15 年多之後，全世界的天文學家一直在對宇宙進行梳理，以發現有關其形成過程和原因的線索。

幾乎所有已發現的FRB 都源自銀河係以外的深空。直到2020 年4 月，第一個銀河系FRB 被探測到，命名為FRB 20200428。這個FRB 是由一顆磁星（SGR J1935+2154）產生的，磁星是一顆緻密的、城市大小的中子星，具有無比強大的磁場。

這一突破性發現讓一些人相信，在銀河系外宇宙學距離上發現的FRB 也可能是由磁星產生的。然而，磁星自旋引起的自轉週期，這種情況的”煙槍”至今還沒有被發現。對SGR J1935+2154的新研究揭示了這一奇怪的差異。

在最近一期的《科學進展》（Science Advances）雜誌上，包括UNLV天體物理學家張兵在內的一個國際科學家小組報告了在2020年4月發生FRB之後對SGR J1935+2154的持續監測，以及5個月後發現的另一種被稱為射電脈衝星相的宇宙學現象。

為了幫助他們尋找答案，天文學家在一定程度上依賴於強大的射電望遠鏡，如中國的大型五百米口徑球面射電望遠鏡（FAST），來跟踪FRB 和其他深空活動。利用FAST，天文學家觀測到FRB 20200428和後來的脈衝星階段來自磁星範圍內的不同區域，這暗示了不同的起源。

“FAST在13天內的16.5小時內從源頭探測到了795個脈衝，”論文第一作者、中國國家天文台朱威威說。”這些脈衝顯示出與從源頭觀測到的爆發不同的觀測特性”。

磁層區域發射模式的這種二分法有助於天文學家了解FRB 和相關現像在銀河系內以及更遠的宇宙學距離上是如何以及在哪裡發生的。

了解射電脈沖和磁星

射電脈衝是一種宇宙電磁爆炸，與FRB 類似，但通常發出的亮度比FRB 低大約10 個數量級。脈衝通常不是在磁星上觀測到的，而是在被稱為脈衝星的其他旋轉中子星上觀測到的。據論文通訊作者、內華達天體物理中心主任張說，大多數磁星在大多數時候都不會發出射電脈衝，這可能是由於它們的磁場非常強。但是，就像SGR J1935+2154 的情況一樣，它們中的一些在經歷了一些爆發活動後會成為臨時的射電脈衝星。

射電脈衝星和脈衝星的另一個不同之處在於它們的發射”相位”，即在每個發射週期中發射射電的時間窗口。

“與射電脈衝星中的脈沖一樣，磁星脈衝也是在周期內一個狹窄的相位窗口內發射的。”這就是眾所周知的”燈塔”效應，即發射光束每週期掃視視線一次，而且只在每個週期的短暫時間間隔內發射。這樣人們就可以觀測到脈衝射電發射。

2020年4月的FRB以及後來幾個能量較低的爆發是以隨機的相位發射的，不在脈衝星相位確定的脈衝窗口內。這強烈表明，脈沖和爆發源自磁星磁層內的不同位置，表明脈沖和爆發之間可能存在不同的發射機制。

對宇宙學FRB 的影響

對銀河系FRB源的如此詳細的觀測揭示了宇宙學距離上普遍存在的神秘FRB。

許多宇宙FRB源–那些發生在銀河系之外的FRB源–已經被觀測到重複出現。在某些情況下，FAST 從少數幾個源中探測到了數千個重複爆發。過去曾利用這些脈衝串對秒級週期性進行過深入搜索，但至今沒有發現任何週期，使人們對過去流行的重複FRB由磁星驅動的觀點產生了懷疑。

天文學家們發現，爆發傾向於以隨機的階段產生，這為從重複FRB中檢測不到週期性提供了一個自然的解釋。由於未知的原因，爆發往往會從磁星的各個方向發射，因此無法從FRB源中確定週期。