快速电波爆发神秘源头,可能来自充满古老恒星的宇宙养老院

快速电波爆发(FRB)是现代天体物理学最大谜团之一,多年来科学界普遍推测这种高能瞬态脉冲来自磁星。然而一项新发现令科学家大感意外,再三查看数据后仍不得不宣布:有个快速电波爆发来自号称宇宙养老院的球状星团──这里多由100亿年前形成的超古老恒星组成。

快速电波爆发(Fast radio burst,缩写为FRB)是宇宙中一种尚未完全确定来源的瞬态电波脉冲,能在持续仅5毫秒的爆发中辐射出与太阳一个月内产生的能量,可想而知规模多庞大。

FRB是目前当代天体物理学中最热门的话题之一,第一个已知的FRB于15年前在审查文件数据时发现,虽然迄今收集到的结果已能将FRB分出不同类别,但几乎所有FRB都来自数亿光年外(除了2020年底首确认检测到银河系内第一个FRB)。

由于要产生FRB必须拥有强大能量且可快速释放,具备这种特质的天体类型不是磁星就是黑洞,根据观察,天文学家便目前推测FRB主要来源为磁星,只是仍难以确认FRB都来自单一种天体还是多种物理过程,比如黑洞甚至地外文明,因为磁星和黑洞尚无法解释为什么有些FRB仅出现一次,但某几个FRB反复出现甚至具备周期性特征。

现在,一项新发现让科学家对FRB更加雾里看花了。

哈勃望远镜拍摄的M81星系。 (Source:NASA)

去年,一个国际天文团队将电波望远镜指向距离我们约1,200万光年的M81星系(又名波德星系),该星系类似银河系,在夏天天气不错时,用普通的双筒望远镜就能观察它;如果借助哈勃望远镜力量,科学家还能观察其中单颗恒星。

托伦哥白尼大学天文学研究所团队便追溯到一个快速电波爆发信号FRB 20200120E与M81相关,然而分析结果却成为没人预料到的事情:爆发来自一个球状星团。

首先,球状星团由大量恒星组成,因此即使是哈勃望远镜也无法明确抓出FRB具体来源;其次,球状星团被称为宇宙养老院,内部都是百亿年前形成的超级古老恒星,要在那里找到“年轻”磁星是不可能的任务。

如果FRB源头不是磁星,究竟是什么?那些古老恒星真的有办法产生高能FRB?由于该结果挑战现有FRB模型,研究人员Marcin Gawroñski指出球状星团内部或许藏有中子星,也可能FRB来源根本不是单一磁星,而是低质量X射线双星系统,比如白矮星-中子星对,或一个吸积中的黑洞。但因为仪器探测不到通常伴随这些系统出现的X射线或伽马射线,因此无法肯定。

新论文发布在在《自然》(Nature)期刊。

(首图来源:NASA)

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